JP3449334B2 - Micromachine switch and manufacturing method thereof - Google Patents
Micromachine switch and manufacturing method thereofInfo
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- JP3449334B2 JP3449334B2 JP2000101625A JP2000101625A JP3449334B2 JP 3449334 B2 JP3449334 B2 JP 3449334B2 JP 2000101625 A JP2000101625 A JP 2000101625A JP 2000101625 A JP2000101625 A JP 2000101625A JP 3449334 B2 JP3449334 B2 JP 3449334B2
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンス
イッチおよびその製造方法に関し、特にDC(直流)か
らギガヘルツ以上の広い信号周波数をオン/オフ可能と
するマイクロマシンスイッチおよびその製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromachine switch and a manufacturing method thereof, and more particularly to a micromachine switch capable of turning on / off a wide signal frequency from DC (direct current) to gigahertz or higher and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ロックウェル・インターナショナ
ル・コーポレイションのユン・ジェイソン・ヤオの「微
細電気機械スイッチ」(特開平9−17300号公報)
に記載の発明を例にして、従来技術を説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, "Microelectromechanical switch" of Yun Jason Yao of Rockwell International Corporation (Japanese Patent Laid-Open No. 9-17300).
The prior art will be described by taking the invention described in 1) as an example.
【0003】図18は、特開平9−17300号公報に
開示されたマイクロマシンスイッチの平面図(a)およ
びそのE−E’線断面図を示す。同図に示すように、ガ
リウムヒ素からなる基板51上には、熱硬化ポリイミド
からなるアンカー構造52と、金からなる下部電極53
と、金からなる信号線54とが設けられている。FIG. 18 shows a plan view (a) of a micromachine switch disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-17300 and a sectional view taken along the line EE '. As shown in the figure, an anchor structure 52 made of thermosetting polyimide and a lower electrode 53 made of gold are formed on a substrate 51 made of gallium arsenide.
And a signal line 54 made of gold.
【0004】そして、アンカー構造52の上にはシリコ
ン酸化膜からなる片持ちアーム55が設けられ、この片
持ちアーム55は、下部電極53を越えて信号線54の
位置まで延在しており、これらと空間的な隙間を介して
対向している。A cantilever arm 55 made of a silicon oxide film is provided on the anchor structure 52. The cantilever arm 55 extends beyond the lower electrode 53 to the position of the signal line 54. It opposes these via a spatial gap.
【0005】片持ちアーム55の上側には、アルミから
なる上部電極56がアンカー構造52から下部電極53
に対向する位置まで作製されている。また、片持ちアー
ム55の下側には、信号線54に対向する位置に金から
なる接触電極57が設けられている。An upper electrode 56 made of aluminum is provided above the cantilever arm 55 from the anchor structure 52 to the lower electrode 53.
It is manufactured up to the position facing. A contact electrode 57 made of gold is provided below the cantilever arm 55 at a position facing the signal line 54.
【0006】さて、このような構造をしたマイクロマシ
ンスイッチにおいて、上部電極56と下部電極53との
間に30Vの電圧を印加すると、静電気力により上部電
極56に基板方向(矢印58の下向き)に引力が働く。
このため、片持ちアーム55が基板側に変形し、接触電
極57が信号線54の両端と接触する。In the micromachine switch having such a structure, when a voltage of 30 V is applied between the upper electrode 56 and the lower electrode 53, an electrostatic force attracts the upper electrode 56 in the substrate direction (downward direction of arrow 58). Works.
Therefore, the cantilever arm 55 is deformed toward the substrate side, and the contact electrodes 57 contact both ends of the signal line 54.
【0007】通常の状態では、図19(b)に示すよう
に、接触電極57と信号線54との間には隙間が設けら
れ、したがって2本の信号線54は互いに切り離されて
いる。このため、下部電極53に電圧が印加されない状
態では、信号線54に電流は流れない。In a normal state, as shown in FIG. 19B, a gap is provided between the contact electrode 57 and the signal line 54, so that the two signal lines 54 are separated from each other. Therefore, no current flows through the signal line 54 when no voltage is applied to the lower electrode 53.
【0008】しかし、下部電極53に電圧が印加されて
接触電極57が信号線54と接触した状態では、2本の
信号線54は短絡し、両者の間を電流が流れることがで
きる。したがって、下部電極53への電圧印加によっ
て、信号線54を通る電流あるいは信号のオン/オフを
制御することができる。However, when a voltage is applied to the lower electrode 53 and the contact electrode 57 is in contact with the signal line 54, the two signal lines 54 are short-circuited and a current can flow between them. Therefore, by applying a voltage to the lower electrode 53, it is possible to control ON / OFF of a current or a signal passing through the signal line 54.
【0009】ただし、スイッチの損失を低減させるため
には、上部電極56と接触電極57とが電気的に十分に
絶縁されていることが重要である。すなわち、もし上部
電極56と接触電極57が電気的に短絡していれば、信
号線54を流れる信号(DCを含む)が上部電極56に
も流れ出てしまう。However, in order to reduce the loss of the switch, it is important that the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are sufficiently electrically insulated. That is, if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are electrically short-circuited, the signal (including DC) flowing through the signal line 54 also flows out to the upper electrode 56.
【0010】また、上部電極56と接触電極57とが短
絡していなくとも、静電容量がかなり大きいような状態
では、信号線54を流れる交流信号がやはり上部電極5
6に流れて外部に漏洩する。このように、上部電極56
と接触電極57との絶縁が十分でないときには、信号の
漏れが大きくなり、スイッチの特性が悪くなる。Further, even if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are not short-circuited, the AC signal flowing through the signal line 54 still has an AC signal flowing through the signal line 54 when the electrostatic capacitance is considerably large.
It flows to 6 and leaks to the outside. Thus, the upper electrode 56
When the insulation between the contact electrode 57 and the contact electrode 57 is not sufficient, signal leakage becomes large and the switch characteristics deteriorate.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のマイクロマシンスイッチには、以下の問題点があ
ることが判明した。スイッチをオンさせる(すなわち、
接触電極57が信号線54に接触する)ためには、片持
ちアーム55の復元力に勝る静電気力を発生するよう
に、上部電極56と下部電極53との間に充分な電圧を
印加させることが必要である。その際、この静電気力
は、上部電極56と下部電極53との間の距離(正確に
はこの距離から片持ちアーム55の厚さを減じた値)の
二乗に反比例するため、両者の電極間の距離を小さく設
計することが重要である。However, it has been found that the above-mentioned conventional micromachine switch has the following problems. Turn on the switch (ie,
In order for the contact electrode 57 to contact the signal line 54), a sufficient voltage is applied between the upper electrode 56 and the lower electrode 53 so as to generate an electrostatic force that exceeds the restoring force of the cantilever arm 55. is necessary. At this time, this electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance between the upper electrode 56 and the lower electrode 53 (to be exact, the value obtained by subtracting the thickness of the cantilever arm 55 from this distance), so that the distance between the two electrodes is high. It is important to design a small distance.
【0012】ところで、従来例の構造では、図18
(b)に示すように上部電極56と下部電極53との間
の距離は、片持ちアーム55の厚さに加え、さらに接触
電極57と信号線54との間の距離よりも接触電極57
の厚さだけ大きくなる。例えば、高周波応用において信
号の損失を少なくするためには、接触電極57および信
号線54の厚さを2μm程度にする必要がある。In the structure of the conventional example, as shown in FIG.
As shown in (b), in addition to the thickness of the cantilever arm 55, the distance between the upper electrode 56 and the lower electrode 53 is larger than the distance between the contact electrode 57 and the signal line 54.
The thickness increases. For example, in order to reduce signal loss in high frequency applications, the thickness of the contact electrode 57 and the signal line 54 needs to be about 2 μm.
【0013】また、オフ時に信号線54と接触電極57
との静電容量的結合を小さくするため、両者を4μm以
上離した構成にする必要がある。このため、上部電極5
6と下部電極53とは、片持ちアーム8の厚さに加えて
6μm程度離して配置されることになる。Further, when off, the signal line 54 and the contact electrode 57 are
In order to reduce the capacitive coupling with and, it is necessary to have a structure in which both are separated by 4 μm or more. Therefore, the upper electrode 5
6 and the lower electrode 53 are arranged apart from the thickness of the cantilever arm 8 by about 6 μm.
【0014】このとき、上部電極56と下部電極53と
の重なる領域を10,000μm2とし、片持ちアーム
8の幅を20μm、長さを130μmで設計すると約1
00Vもの高い電圧が必要とされることが、本願発明者
等によって確認された。もちろん、片持ちアーム8の長
さを長くしたり、幅を小さくしたりすることにより、片
持ちアーム8の復元力を小さくするように設計すること
も可能であるが、これはデバイスの作製途中あるいはデ
バイスの動作中に片持ちアーム8が破損してしまうおそ
れがある。At this time, the area where the upper electrode 56 and the lower electrode 53 overlap is set to 10,000 μm 2, and the width of the cantilever arm 8 is designed to be 20 μm and the length is designed to be 130 μm.
The inventors of the present application have confirmed that a voltage as high as 00 V is required. Of course, it is also possible to design the cantilever arm 8 so that the restoring force of the cantilever arm 8 is reduced by increasing the length of the cantilever arm 8 or decreasing the width thereof. Alternatively, the cantilever arm 8 may be damaged during the operation of the device.
【0015】一方、上部電極56と下部電極53との重
なる領域を大きくすることにより、大きな静電気力を発
生させることができ、印加電圧を低減させることが可能
であるが、それではデバイス全体が大きくなってしま
う。従来例ではこのような方法で印加電圧の低減を実現
しているが、この方法は明らかにデバイス全体の寸法が
大きくなるという代償を払ったものであり、スイッチの
小型化に関して大きな限界がある。On the other hand, by enlarging the area where the upper electrode 56 and the lower electrode 53 overlap, a large electrostatic force can be generated and the applied voltage can be reduced, but with this, the entire device becomes large. Will end up. In the conventional example, the applied voltage is reduced by such a method, but this method pays the price that the size of the entire device is obviously increased, and there is a large limit in downsizing the switch.
【0016】また、100Vもの高い電圧が必要とされ
ることから、絶縁破壊によりデバイスが破壊されないよ
うに、片持ちアーム8の膜質を良質なものにすることが
必要とされる。しかし、従来例のように、金からなる接
触電極57の上に酸化膜の片持ちアーム8を低温堆積プ
ロセス(250℃以下のプラズマCVDプロセス)によ
って作製するような方法では、充分の耐圧特性を持った
酸化膜を形成することは困難である。Since a voltage as high as 100 V is required, it is necessary to improve the film quality of the cantilever arm 8 so that the device will not be destroyed by dielectric breakdown. However, as in the conventional example, the method of forming the cantilever arm 8 of the oxide film on the contact electrode 57 made of gold by the low temperature deposition process (the plasma CVD process at 250 ° C. or lower) provides sufficient withstand voltage characteristics. It is difficult to form a native oxide film.
【0017】また、印加電圧が高くなると、駆動用の回
路で消費される電力が増大するため、特に多数のスイッ
チを配列するというアンテナ等の用途に従来例のマイク
ロスイッチを応用することができないことがわかった。Further, when the applied voltage becomes high, the electric power consumed in the driving circuit increases, so that the conventional microswitch cannot be applied to an antenna or the like in which a large number of switches are arranged. I understood.
【0018】本発明は、このようなを課題を解決するた
めのものであり、従来よりも低い駆動電圧で動作可能な
マイクロマシンスイッチおよびその製造方法を提供する
ことを主な目的とする。また、本発明は、印加電圧を下
げることができない場合に備え、絶縁体膜の耐圧特性を
上昇させることによってデバイス特性を改善することを
その他の目的とする。The present invention is intended to solve the above problems, and a main object of the present invention is to provide a micromachine switch that can operate at a driving voltage lower than that of a conventional one and a manufacturing method thereof. Another object of the present invention is to improve the device characteristics by increasing the withstand voltage characteristics of the insulating film in case the applied voltage cannot be lowered.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るマイクロマシンスイッチの一態
様は、基板上に設けられた第1の信号線と、前記基板上
に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所定のギャ
ップを隔てて端部の設けられた第2の信号線との間の導
通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチにおい
て、前記基板上に設けられた支持部材と、この支持部材
に接続してかつ一部が前記ギャップと対向するように前
記基板上に空間を隔てて設けられた梁部材と、この梁部
材の前記基板側における少なくとも前記ギャップと対向
する位置に設けられた接触電極と、前記基板上に前記梁
部材の一部と対向して設けられた下部電極と、前記梁部
材に前記下部電極と対向して設けられた中間電極とを備
え、前記下部電極を前記中間電極に向かい合う面積が互
いに等しい複数の櫛歯状の電極によって構成している。
または、前記基板上に設けられた支持部材と、この支持
部材に接続してかつ一部が前記ギャップと対向するよう
に前記基板上に空間を隔てて設けられた梁部材と、この
梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャップと
対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上に前
記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極と、前記
梁部材に前記下部電極と対向して設けられた中間電極と
を備え、前記梁部材の一部に設けられた上部電極を前記
下部電極に向かい合う面積が互いに等しい複数の櫛歯状
の電極によって構成している。 In order to achieve such an object, one mode of a micromachine switch according to the present invention is a first signal line provided on a substrate and a first signal line provided on the substrate. In a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between an end of the first signal line and a second signal line whose end is provided with a predetermined gap, a support provided on the substrate. Member and this support member
Connected to and partly opposite the gap
A beam member provided on the substrate with a space therebetween, a contact electrode provided at a position facing at least the gap on the substrate side of the beam member, and a part of the beam member facing the substrate. A lower electrode provided on the beam member and an intermediate electrode provided on the beam member so as to face the lower electrode, and the areas where the lower electrode faces the intermediate electrode are opposite to each other.
It is composed of a plurality of comb-teeth shaped electrodes .
Alternatively, a supporting member provided on the substrate and the supporting member
So that it is connected to the member and partly faces the gap
A beam member provided on the substrate with a space therebetween,
At least the gap on the substrate side of the beam member
The contact electrodes provided at opposite positions and the front surface on the substrate.
A lower electrode provided so as to face a part of the beam member;
An intermediate electrode provided on the beam member so as to face the lower electrode;
And an upper electrode provided on a part of the beam member
A plurality of comb-teeth-shaped areas that have the same area facing the lower electrode
It is composed of electrodes.
【0020】また、本発明はその他の態様として以下に
示す構成を含むものである。すなわち、前記梁部材は、
前記支持部材との接続部分から少なくとも前記下部電極
と対向する位置までの領域が導電性部材からなる。ま
た、前記導電性部材は、半導体材料よりなる。また、前
記半導体材料は、単結晶の半導体である。また、前記半
導体材料は、アモルファス半導体または多結晶半導体で
ある。また、前記支持部材と前記梁部材との接続部分
は、その表面におけるなす角が鈍角である。また、前記
接触電極は、前記第1および第2の信号線と容量接続可
能な絶縁体膜によって覆われている。Further, the present invention includes the following constitutions as other embodiments. That is, the beam member is
At least the lower electrode from the connection portion with the support member
The region up to the position facing the is made of a conductive member. Well
Moreover , the conductive member is made of a semiconductor material. The semiconductor material is a single crystal semiconductor. Further, the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor. Further, the angle formed on the surface of the connecting portion between the supporting member and the beam member is an obtuse angle. Further, the contact electrode is covered with an insulating film that can be capacitively connected to the first and second signal lines.
【0021】また、前記基板は、ガラス基板またはセラ
ミック基板である。また、前記基板は、ガリウムヒ素基
板である。また、前記下部電極と対向する前記導電性部
材の一部に上部電極を設け、前記中間電極は、前記上部
電極と電気的に短絡され、前記上部電極は、電気的に浮
遊した状態にある。The substrate is a glass substrate or a ceramic substrate. The substrate is a gallium arsenide substrate. In addition, the conductive portion facing the lower electrode
An upper electrode provided on a part of wood, the intermediate electrode, the upper
The upper electrode is electrically short-circuited and the upper electrode is in an electrically floating state.
【0022】また、前記マイクロマシンスイッチは、フ
ェーズドアレイアンテナ装置に使用される。また、前記
梁部材を支持する複数の支持部材を備える。さらに、前
記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部電
極と対向する位置までの領域を少なくとも2種以上の材
料からなる多層構造から構成している。[0022] In addition, the micro-machine switch is used in a phased array antenna system. Further, a plurality of support member for supporting the <br/> beam member. Further, the beam member is connected to the support member from the connecting portion of the lower electrode.
The region up to the position facing the pole is formed of a multilayer structure made of at least two kinds of materials.
【0023】次に、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法は、基板上に設けられた第1の信号線と、
前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から
所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線
との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッ
チの製造方法において、前記基板上に下部電極を形成す
る工程と、所定の高さを有する支持部材とこの支持部材
に接続する梁部材、前記梁部材に設けられた接触電極、
および前記梁部材に設けられた中間電極からなる部材
を、前記接触電極が前記ギャップと対向するとともに前
記第1および第2の信号線と離間した状態で前記基板上
に接着する工程とを有し、前記下部電極を前記中間電極
に向かい合う面積が互いに等しい複数の櫛歯状の電極に
よって構成している。または、前記基板上に下部電極を
形成する工程と、所定の高さを有する支持部材とこの支
持部材に接続する梁部材、前記梁部材に設けられた接触
電極、および前記梁部材に設けられた中間電極からなる
部材を、前記接触電極が前記ギャップと対向するととも
に前記第1および第2の信号線と離間した状態で前記基
板上に接着する工程とを有し、前記梁部材の一部に設け
られた上部電極を前記下部電極に向かい合う面積が互い
に等しい複数の櫛歯状の電極によって構成している。 Next, in the method for manufacturing a micromachine switch according to the present invention, the first signal line provided on the substrate,
A method of manufacturing a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a second signal line provided on the substrate and having an end portion provided with a predetermined gap from the end portion of the first signal line. A step of forming a lower electrode on the substrate , a supporting member having a predetermined height, and the supporting member
A beam member connected to the beam member , a contact electrode provided on the beam member,
And a step of adhering a member made of an intermediate electrode provided on the beam member on the substrate in a state where the contact electrode faces the gap and is separated from the first and second signal lines. , The lower electrode to the intermediate electrode
To a plurality of comb-teeth-shaped electrodes that have the same area facing each other
Therefore, it is configured . Alternatively, the lower electrode is formed on the substrate.
The forming process, the supporting member having a predetermined height, and the supporting member.
Beam member connected to the holding member, contact provided on the beam member
An electrode and an intermediate electrode provided on the beam member
The member is arranged such that the contact electrode faces the gap.
The base in a state of being separated from the first and second signal lines.
And a step of adhering on a plate, and provided on a part of the beam member
The area of the upper electrode facing the lower electrode is
Is composed of a plurality of comb-teeth-shaped electrodes.
【0024】また、本発明はその他の態様として以下に
示す構成を含む。すなわち、前記梁部材は、前記支持部
材との接続部分から少なくとも前記下部電極と対向する
位置までの領域が導電性部材からなる。また、前記導電
性部材を、半導体材料より形成する。また、前記半導体
材料を、単結晶の半導体とする。また、前記半導体材料
を、アモルファス半導体または多結晶半導体とする。ま
た、前記支持部材と前記梁部材との接続部分を、その表
面におけるなす角が鈍角となるように形成する。また、
前記接触電極を、前記第1および第2の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆う。また、前記基板を、ガ
ラス基板またはセラミック基板とする。また、前記基板
を、ガリウムヒ素基板とする。また、前記下部電極と対
向する前記導電性部材の一部に上部電極を設け、前記中
間電極は、前記上部電極と電気的に短絡され、前記上部
電極は、電気的に浮遊した状態にある。また、前記マイ
クロマシンスイッチは、フェーズドアレイアンテナ装置
に使用される。また、前記梁部材を支持する複数の支持
部材を備える。さらに、前記梁部材は、前記支持部材と
の接続部分から前記下部電極と対向する位置までの領域
を少なくとも2種以上の材料からなる多層構造から構成
している。 Further, the present invention includes the following configurations as other aspects. That is, the beam member is the support portion.
Facing at least the lower electrode from the connecting portion with the material
The region up to the position is made of a conductive member. Also, the conductivity
The conductive member is formed of a semiconductor material. In addition, the semiconductor
The material is a single crystal semiconductor. Further, the semiconductor material
Is an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor. Well
In addition, the connection portion between the support member and the beam member is
It is formed so that the angle formed on the surface is an obtuse angle. Also,
The contact electrode is capacitively connected to the first and second signal lines.
It is covered with a connectable insulator film. In addition, the substrate is
Lath substrate or ceramic substrate. Also, the substrate
Is a gallium arsenide substrate. Also, pair with the lower electrode.
An upper electrode is provided on a part of the conductive member facing
The inter-electrode is electrically shorted to the upper electrode,
The electrodes are in an electrically floating state. In addition,
Chromasin switch is a phased array antenna device
Used for. In addition, a plurality of supports for supporting the beam member
It has a member. Further, the beam member and the support member
Area from the connection part of the to the position facing the lower electrode
Is composed of a multi-layer structure composed of at least two materials
is doing.
【0025】このように本発明は、中間電極を設けるこ
とにより、上部電極と下部電極との間の距離を実質的に
短くすることにより、スイッチの駆動電圧を低減させる
ものである。例えば、接触電極と同じ厚さの中間電極を
絶縁体膜を挟んで上部電極の下側に設ける。この中間電
極は外部の電圧回路と直接接続されていないとする。上
部電極と下部電極との間に電圧(V)を印加したときに
は、中間電極の電位は以下の式から計算される。As described above, the present invention reduces the drive voltage of the switch by providing the intermediate electrode to substantially shorten the distance between the upper electrode and the lower electrode. For example, an intermediate electrode having the same thickness as the contact electrode is provided on the lower side of the upper electrode with the insulator film interposed therebetween. This intermediate electrode is not directly connected to an external voltage circuit. When a voltage (V) is applied between the upper electrode and the lower electrode, the potential of the intermediate electrode is calculated by the following formula.
【0026】V・C1 /(C1 +C2 )V · C 1 / (C 1 + C 2 )
【0027】ここで、中間電極と上部電極との間の静電
容量をC1 、中間電極と下部電極との間の静電容量をC
2 とした。C1 はC2 よりも大きいので、中間電極の電
位はほぼ上部電極と等しい値となる。Here, the electrostatic capacitance between the intermediate electrode and the upper electrode is C 1 , and the electrostatic capacitance between the intermediate electrode and the lower electrode is C.
2 Since C 1 is larger than C 2 , the potential of the intermediate electrode is almost equal to that of the upper electrode.
【0028】この中間電極を上述の従来例のケースに当
てはめると、中間電極と下部電極との間の距離は、接触
電極と信号線との間の距離の4μmに等しい。このと
き、電圧を印加する電極の距離が実質的に2/3(=4
[μm]/6[μm])に減少するため、必要とされる
電圧も約67Vと従来例の2/3に減少させることが可
能となる。When this intermediate electrode is applied to the case of the above-mentioned conventional example, the distance between the intermediate electrode and the lower electrode is equal to 4 μm which is the distance between the contact electrode and the signal line. At this time, the distance between the electrodes to which the voltage is applied is substantially 2/3 (= 4
[Μm] / 6 [μm]), the required voltage can be reduced to about 67V, which is 2/3 of the conventional example.
【0029】さらに、この中間電極は、接触電極の作製
と同時に作製することができるため、デバイスの製造コ
ストを少しも上昇させないという長所があることが特筆
される。中間電極の構造は、以下の実施例で詳しく述べ
るように種々の変更が可能であり、それぞれ大きな特徴
を有する。Further, it is noted that the intermediate electrode can be manufactured at the same time as the manufacturing of the contact electrode, and thus has an advantage that the manufacturing cost of the device is not increased at all. The structure of the intermediate electrode can be modified in various ways as will be described in detail in the following embodiments, and each has a great feature.
【0030】このように本発明は、従来よりも低い印加
電圧で駆動させることができるとともに、絶縁体膜の耐
圧特性を上昇させることによってデバイス特性を改善す
ることができる。As described above, according to the present invention, the device characteristics can be improved by driving at a lower applied voltage than the conventional one and by increasing the withstand voltage characteristic of the insulating film.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described.
【0032】[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す平面図であ
る。同図に示すようにマイクロマシンスイッチは、信号
線3aに接続されるとともに片持ちアーム8および上部
電極9を備えた支持部材7と、片持ちアーム8に接続さ
れた絶縁性部材6と、絶縁性部材6を介して対向する接
触電極5および補強部材10とで構成されている。片持
ちアーム8と上部電極9と絶縁性部材6とから梁部材が
構成される。接触電極5の直下には信号線3が配置され
ている。絶縁性部材6を介して上部電極9と対向する位
置には、図示しない中間電極が設けられ、この中間電極
の直下には2個の下部電極4a,4bが配置されてい
る。図1に示すように、本実施の形態は、下部電極が図
示しない中間電極の下側で電気的に二つの異なる電位を
持つことが可能となるように、下部電極4a,4bに分
離していることが特徴である。[First Embodiment] FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the micromachine switch includes a support member 7 connected to the signal line 3a and having a cantilever arm 8 and an upper electrode 9, an insulating member 6 connected to the cantilever arm 8, and an insulating property. The contact electrode 5 and the reinforcing member 10 are opposed to each other with the member 6 in between. Cantilever
The beam member is composed of the arm 8, the upper electrode 9, and the insulating member 6.
Composed. The signal line 3 is arranged immediately below the contact electrode 5. An intermediate electrode (not shown) is provided at a position facing the upper electrode 9 via the insulating member 6, and two lower electrodes 4a and 4b are arranged immediately below the intermediate electrode. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the lower electrodes 4a and 4b are separated so that the lower electrode can electrically have two different potentials below the intermediate electrode (not shown). The feature is that
【0033】本実施の形態の構造では、印加電圧は下部
電極4a,4b間にかけられ、上部電極9につながる支
持部材7は電気的に浮いた状態である。このとき、二つ
の下部電極4aおよび4bの間に印加された電圧の半分
が、下部電極4aおよび4bと中間電極との間に働くこ
とになる。In the structure of this embodiment, the applied voltage is applied between the lower electrodes 4a and 4b, and the supporting member 7 connected to the upper electrode 9 is in an electrically floating state. At this time, half of the voltage applied between the two lower electrodes 4a and 4b acts between the lower electrodes 4a and 4b and the intermediate electrode.
【0034】このため、静電引力となってスイッチを閉
じるのに役立つ電圧が半分に減少するため、後述の第4
の実施の形態の場合の2倍の電圧を印加することによ
り、スイッチを閉じることができる。一方、上部電極9
が浮いた状態であるため、上部電極9と下部電極4aお
よび4bとの間の絶縁性部材6が高圧のために破壊され
るという問題は生じない。そして、なによりも支持部材
7に電位を与えるための信号線3aを接続する必要がな
いため、デバイス全体としての配線が非常に簡略化され
るという長所がある。As a result, the voltage that serves as an electrostatic attractive force and is useful for closing the switch is reduced by half.
The switch can be closed by applying twice the voltage as in the case of the above embodiment. On the other hand, the upper electrode 9
Is floating, there is no problem that the insulating member 6 between the upper electrode 9 and the lower electrodes 4a and 4b is broken due to high voltage. And, above all, it is not necessary to connect the signal line 3a for applying a potential to the supporting member 7, and therefore, there is an advantage that wiring of the entire device is greatly simplified.
【0035】なお、支持部材7を電気的に浮かせた状態
での駆動方法は、周囲の配線の影響を受けるということ
がときには問題となることがあるが(例えば、多数のス
イッチを配置した場合、各スイッチにおける駆動電圧が
異なることがある)、本実施の形態においては周囲の影
響をあまり受けることなくスイッチを駆動させることが
できる。また、本実施の形態では、上部電極6を片持ち
アーム8と接続させた例を示したが、中間電極15の電
位を二つの下部電極4aおよび4bによって決めること
ができるで、この上部電極9を省略することができる。
また、上部電極9を単に補強板として利用することもで
きるし、片持ちアーム8と切り離してもよい。さらに、
支持部材7、片持ちアーム8、さらに上部電極9を絶縁
体あるいは高抵抗の半導体等の材料を使って作製するこ
ともできる。The method of driving the supporting member 7 in an electrically floating state sometimes causes a problem that it is affected by surrounding wiring (for example, when a large number of switches are arranged, The drive voltage in each switch may be different), and in the present embodiment, the switch can be driven without being greatly affected by the surroundings. Further, in the present embodiment, the example in which the upper electrode 6 is connected to the cantilever arm 8 has been shown, but the potential of the intermediate electrode 15 can be determined by the two lower electrodes 4a and 4b. Can be omitted.
Further, the upper electrode 9 may be simply used as a reinforcing plate, or may be separated from the cantilever arm 8. further,
The support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 can also be made of a material such as an insulator or a high resistance semiconductor.
【0036】[第2の実施の形態]図2は、本発明の第
2の実施の形態を示す平面図である。同図において、図
1における同一符号のものは同一または同等の構成要素
を示す。図2に示すように、本実施の形態は、中間電極
15の下側で電気的に二つの異なる電位を持つことが可
能な下部電極4c,4dが櫛歯構造になっている。[Second Embodiment] FIG. 2 is a plan view showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the lower electrodes 4c and 4d that can electrically have two different potentials below the intermediate electrode 15 have a comb-tooth structure.
【0037】第1の実施の形態では、スイッチ本体部1
4を接着する際に、下部電極4a,4bが向かい合った
部分が上部電極9のちょうど真ん中に位置するようにし
なければならない。すなわち、中間電極15と下部電極
4a,4bとの重なる領域が等しい大きさにならない
と、中間電極15の電位が二つの下部電極の電圧の半分
にならず、領域の大きな下部電極の方に引き寄せられる
ことがある。そして、片持ちアーム8にねじれの変位が
生じる恐れがある。In the first embodiment, the switch body 1
When the 4 is bonded, it is necessary to make the portion where the lower electrodes 4a and 4b face each other be located exactly in the middle of the upper electrode 9. That is, unless the overlapping regions of the intermediate electrode 15 and the lower electrodes 4a and 4b have the same size, the potential of the intermediate electrode 15 does not become half of the voltage of the two lower electrodes and is attracted toward the lower electrode having the larger region. May be Then, the cantilever arm 8 may be twisted and displaced.
【0038】そこで、本実施の形態ではこのような問題
を解決するため、下部電極を櫛歯構造とすることによ
り、スイッチ本体部14を接着する際に若干のずれが生
じても、下部電極と上部電極との重なる領域の大きさが
等しくなるようにしている。なお、櫛歯の数は図示した
例に限られるものではなく、さらに多数の櫛歯を設ける
ことができる。また、櫛歯の方向も任意に変えることが
できる。なお、図1、2に関して述べた実施の形態にお
ける電極の分離は、下部電極に限られるものではない。
すなわち、同様に上部電極を二つ以上に電気的に分離し
てもよいし、上部電極および下部電極の両者を分離して
もよい。また、この分離される電極の個数は二つに限ら
れず、複数であればよい。Therefore, in order to solve such a problem in the present embodiment, the lower electrode has a comb-teeth structure, so that even if a slight deviation occurs when the switch body 14 is bonded, The size of the region overlapping with the upper electrode is made equal. The number of comb teeth is not limited to the illustrated example, and a larger number of comb teeth can be provided. Also, the direction of the comb teeth can be changed arbitrarily. The separation of the electrodes in the embodiments described with reference to FIGS. 1 and 2 is not limited to the lower electrode.
That is, similarly, the upper electrode may be electrically separated into two or more, or both the upper electrode and the lower electrode may be separated. Further, the number of the separated electrodes is not limited to two, and may be plural.
【0039】[0039]
【0040】[第3の実施の形態]
図3は、本発明に係る第3の実施の形態を説明するため
の平面図(a)およびそのA−A’線断面図(b)を示
す。同図に示すように、誘電率の大きなガラス製の基板
1上に、シリコンからなるスイッチ本体部14と、金か
らなる下部電極4と、金からなる信号線3が設けられて
いる。また、基板1の裏面にはアース板2が形成されて
いる。[Third Embodiment] FIG. 3 shows a plan view (a) and an AA ′ line sectional view (b) thereof for explaining a third embodiment according to the present invention.
You As shown in the figure, a switch body 14 made of silicon, a lower electrode 4 made of gold, and a signal line 3 made of gold are provided on a glass substrate 1 having a large dielectric constant. A ground plate 2 is formed on the back surface of the substrate 1.
【0041】スイッチ本体部14は、支持部材7と、片
持ちアーム8と、上部電極9との一体構造となってい
る。支持部材7からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム8が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム8は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム8の本数を変えればよいのであっ
て、本実施の形態には1本および2本以上の片持ちアー
ム8を有する構造が含まれる。The switch body 14 has a structure in which the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 are integrated. Two cantilever arms 8 made of silicon extend from the support member 7 substantially horizontally to the substrate surface. The two cantilevered arms 8 can suppress the rotational movement of the arm to a low level as compared with the single arm in the conventional example, and it is useful for preventing one-sided contact of the switch. However, the number of the cantilever arms 8 may be changed according to the conditions, and the present embodiment includes a structure having one and two or more cantilever arms 8.
【0042】ところで、支持部材7と片持ちアーム8と
接続部分においては、その表面におけるなす角α,β
が、それぞれ鈍角(90°<α,β<180°)となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム8の強度を高めることができ、1M
Hz以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。By the way, at the connecting portion between the supporting member 7 and the cantilever arm 8, the angles α and β formed on the surfaces thereof are formed.
Are preferably obtuse angles (90 ° <α, β <180 °). By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and 1M
It enables switching operation at high frequencies such as Hz and above.
【0043】片持ちアーム8の先端には、シリコンから
なる上部電極9が設けられている。上部電極9は、下部
電極4と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
7は、基板1上に形成されている信号線3aに接続され
ており、この信号線3aは、支持部材7および片持ちア
ーム8を介して上部電極9と電気的に接続されている。An upper electrode 9 made of silicon is provided at the tip of the cantilever arm 8. The upper electrode 9 faces the lower electrode 4 with a spatial gap. The support member 7 is connected to the signal line 3a formed on the substrate 1, and the signal line 3a is electrically connected to the upper electrode 9 via the support member 7 and the cantilever arm 8. .
【0044】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材6が、上部電極9
の下面に下部電極4と対向する位置から信号線3に対向
する位置にかけて設けられている。この信号線3に対向
する絶縁性部材6の下側の位置には、金からなる接触電
極5が設けられている。同様に、下部電極4と対向する
ようにして絶縁性部材6上には、中間電極15が設けら
れている。The insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide film or a silicon nitride film is used as the upper electrode 9
Is provided on the lower surface from the position facing the lower electrode 4 to the position facing the signal line 3. A contact electrode 5 made of gold is provided at a position below the insulating member 6 facing the signal line 3. Similarly, an intermediate electrode 15 is provided on the insulating member 6 so as to face the lower electrode 4.
【0045】このように絶縁性部材6を設けることによ
り、接触電極5と上部電極9との短絡を防止することが
できる。ただし、絶縁性部材6は、最低限接触電極5と
上部電極9との間、および、中間電極15と上部電極9
との間にあればよい。なお、高周波信号をスイッチング
する場合は、信号線3と容量結合可能な範囲で接触電極
5の表面を絶縁体膜で覆っていてもよい。逆に信号線3
を絶縁体膜で覆っても構わない。By providing the insulating member 6 in this way, a short circuit between the contact electrode 5 and the upper electrode 9 can be prevented. However, the insulating member 6 should be provided at least between the contact electrode 5 and the upper electrode 9 and between the intermediate electrode 15 and the upper electrode 9.
It should be between and. When switching a high frequency signal, the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film within a range in which the signal line 3 can be capacitively coupled. Conversely, signal line 3
May be covered with an insulating film.
【0046】このように、接触電極5と対向する絶縁性
部材6の上側には、片持ちアーム8よりも厚みのある上
部電極9が設けられているため、接触電極5と絶縁性部
材6との間に生じる歪みによる反りを小さく抑えること
ができる。したがって、接触電極5は絶えず基板1に対
して平行な状態を保つことができ、片当たりによる接触
抵抗の増大を抑えることができる。なお、片持ちアーム
8と上部電極9と絶縁性部材6とから梁部材が構成され
る。 Since the upper electrode 9 having a thickness larger than that of the cantilevered arm 8 is provided above the insulating member 6 facing the contact electrode 5, the contact electrode 5 and the insulating member 6 are separated from each other. It is possible to suppress the warpage due to the distortion generated between the two. Therefore, the contact electrode 5 can be constantly kept parallel to the substrate 1, and an increase in contact resistance due to one-sided contact can be suppressed. In addition, cantilever arm
A beam member is composed of the upper electrode 9, the upper electrode 9, and the insulating member 6.
It
【0047】ここで、図3に示すマイクロマシンスイッ
チの動作について説明する。信号線3aを介して上部電
極9と下部電極4との間に70Vの電圧を印加すると、
静電気力により上部電極9に基板方向(下向き)に引力
が働く。このため、片持ちアーム8が下側に湾曲して接
触電極5が信号線3と接触するようになる。The operation of the micromachine switch shown in FIG. 3 will be described. When a voltage of 70 V is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 via the signal line 3a,
An electrostatic force exerts an attractive force on the upper electrode 9 in the substrate direction (downward). Therefore, the cantilever arm 8 bends downward and the contact electrode 5 comes into contact with the signal line 3.
【0048】信号線3は、図3(b)に示すように接触
電極5に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線3に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極5が信号線3と接触
した状態では信号線3を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極4への電圧印加によって信号線3を
通る電流あるいは信号のオン/オフを制御することがで
きる。また、30GHzの信号を扱った場合、従来のH
EMT(High Electron Mobility Transistor)スイッ
チでの挿入損失が3〜4dBであったのに対し、図3の
スイッチでは2.5dBという結果が得られた。A gap is provided in the signal line 3 at a position facing the contact electrode 5, as shown in FIG. 3 (b). Therefore, current does not flow in the signal line 3 when no voltage is applied, but current can flow in the signal line 3 when voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3. In this way, by applying a voltage to the lower electrode 4, it is possible to control the on / off of the current or signal passing through the signal line 3. When handling a 30 GHz signal, the conventional H
While the insertion loss in the EMT (High Electron Mobility Transistor) switch was 3 to 4 dB, the switch in FIG. 3 obtained a result of 2.5 dB.
【0049】このように図3のマイクロマシンスイッチ
では、上部電極9は導電性の片持ちアーム8を介して導
電性の支持部材7と電気的に接続されているため、上部
電極9への電圧印加を容易に行うことができる。ただ
し、上部電極9は電気的に浮遊した状態であっても構わ
ない。その場合、信号線3aは不要であり、スイッチを
動作させるためには下部電極4に電圧を印加するだけで
よい。As described above, in the micromachine switch of FIG. 3, since the upper electrode 9 is electrically connected to the conductive support member 7 via the conductive cantilever arm 8, a voltage is applied to the upper electrode 9. Can be done easily. However, the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In that case, the signal line 3a is unnecessary, and it is sufficient to apply a voltage to the lower electrode 4 in order to operate the switch.
【0050】また、支持部材7と片持ちアーム8と上部
電極9とを、不純物が一部あるいは全体に拡散された半
導体で作製することができる。その場合、スイッチの動
作時に上部電極9と下部電極4との間に流れる電流は、
極めて小さなものであるから、これら半導体の不純物の
含有量を精密に制御する必要はない。Further, the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or entirely diffused. In that case, the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during the operation of the switch is
Since it is extremely small, it is not necessary to precisely control the content of impurities in these semiconductors.
【0051】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム8の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム8を作製することができる。したがっ
て、剛性の大きな要素では電圧印加時の変形が基板1に
対して水平に行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアー
ム8によってなされることになる。これは、スイッチの
片当たりを低く抑えることに役立つものである。Further, as described in the manufacturing method below, it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than the other constituent elements. By controlling the thickness of the individual elements in this way, a soft cantilever arm 8 can be produced in a highly rigid component. Therefore, in an element having high rigidity, the deformation at the time of voltage application is performed horizontally with respect to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. This helps to keep the single contact of the switch low.
【0052】ただし、上部電極9の厚さを、片持ちアー
ム8と同じにしたものも本発明に含むことができる。こ
のような構造は、作製方法が簡略化されるという長所が
ある。However, the upper electrode 9 having the same thickness as the cantilever arm 8 can be included in the present invention. Such a structure has an advantage that the manufacturing method is simplified.
【0053】なお、図3のマイクロマシンスイッチの代
表的な寸法は、表1のとおりである。Table 1 shows typical dimensions of the micromachine switch shown in FIG.
【0054】[0054]
【表1】 [Table 1]
【0055】ここで、幅は図3(a)の平面図に対して
縦方向の長さ、長さは図3(a)の平面図に対して横方
向の長さ、厚さは図3(b)の断面図に対して縦方向の
長さをそれぞれ示す。また、中間電極15と下部電極4
との距離は、4μmとしている。しかし、これら寸法は
個々の応用に応じて設計すべきものであり、上述の数値
に限定されるものではない。本発明においては、その増
大した設計自由度により、広い範囲の設計が可能であ
る。例えば、中間電極15の厚さを接触電極5よりも少
し薄く設計すると、接触電極5と信号線3との接触の力
が大きくなり、両者の接触抵抗が減少する。これは、特
にDC信号をオン/オフするスイッチに適した設計であ
るといえる。[0055] Here, the vertical length relative to the plan view shown in FIG. 3 (a) Width, length FIGS. 3 (a) horizontal length to the plane view of the thickness is 3 The length in the vertical direction is shown in the sectional view of FIG. In addition, the intermediate electrode 15 and the lower electrode 4
The distance between and is 4 μm. However, these dimensions should be designed according to the individual application, and are not limited to the above numerical values. In the present invention, a wide range of designs is possible due to the increased design flexibility. For example, if the thickness of the intermediate electrode 15 is designed to be slightly thinner than that of the contact electrode 5, the contact force between the contact electrode 5 and the signal line 3 increases, and the contact resistance between them decreases. It can be said that this is a design particularly suitable for a switch that turns on / off a DC signal.
【0056】また、中間電極15の厚さを接触電極5よ
りも少し厚く設計すると、接触電極5はスイッチのオン
のときでも信号線3と直接接触することがなくなる。し
かし、高周波応用では抵抗接触は必ずしも必要でなく、
容量型の接触でも信号を伝えることが可能であるため、
接触電極5が直接信号線3に触れなくてもよい。この場
合には、接触電極5が信号線3と直接ふれないため、機
械的な摩耗を低く押さえることが可能であり、スイッチ
の寿命を長く保つことができるという利点がある。If the thickness of the intermediate electrode 15 is designed to be slightly thicker than that of the contact electrode 5, the contact electrode 5 will not come into direct contact with the signal line 3 even when the switch is turned on. However, resistive contact is not always necessary in high frequency applications,
Since it is possible to transmit signals even with capacitive contact,
The contact electrode 5 does not have to directly touch the signal line 3. In this case, since the contact electrode 5 does not touch the signal line 3 directly, mechanical wear can be suppressed to a low level, and there is an advantage that the life of the switch can be kept long.
【0057】さらに、スイッチの駆動方法として、上部
電極9に電気的短絡した支持部材7と下部電極4との間
に電圧を印加する例を示したが、支持部材7の電位を必
ずしも固定せずに、下部電極4だけに電圧を印加するだ
けでスイッチの動作は可能である。このとき、支持部材
7(すなわち、上部電極9)の電位は、固定されずに浮
いた状態である。このような状態では、通常、上部電極
9は周囲の電位に影響された電圧となり、周囲にグラン
ド線を配置することによってグランド電圧に近い状態と
することが可能である。なお、グランド線の配置は、一
般的にスイッチ本体部14の近くに設けられるのが普通
である。このように、支持部材7の電位を浮遊させた場
合、支持部材7に配線を設ける手間が省けるため、全体
としてデバイスの配線が簡略化されるという利点があ
る。Further, as a method of driving the switch, an example in which a voltage is applied between the support member 7 electrically short-circuited to the upper electrode 9 and the lower electrode 4 has been shown, but the potential of the support member 7 is not necessarily fixed. Moreover, the operation of the switch is possible only by applying a voltage to only the lower electrode 4. At this time, the potential of the support member 7 (that is, the upper electrode 9) is not fixed and is floating. In such a state, the upper electrode 9 normally has a voltage affected by the surrounding potential, and it is possible to bring the upper electrode 9 into a state close to the ground voltage by disposing a ground line around the upper electrode 9. The ground line is generally arranged near the switch body 14. In this way, when the potential of the supporting member 7 is floated, it is possible to save the labor of providing wiring on the supporting member 7, and there is an advantage that the wiring of the device is simplified as a whole.
【0058】ここで、図3に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図4,5
は、図3に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。Here, the manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 3 will be described with reference to the drawings. Figures 4 and 5
FIG. 4A is a sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 3; The manufacturing process will be sequentially described.
【0059】まず、図4(a)に示すように、シリコン
からなる基板11に二酸化シリコン膜からなるパタン1
2を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMA
H)等のエッチング液を用いて基板11を約6μmほど
エッチングする。ここで、基板11としては(100)
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は(111)面が
側面に露出した台形となる。First, as shown in FIG. 4A, a pattern 1 made of a silicon dioxide film is formed on a substrate 11 made of silicon.
2 to form tetramethylammonium hydroxide (TMA
The substrate 11 is etched by about 6 μm using an etching solution such as H). Here, the substrate 11 is (100)
When silicon having a plane as the main surface is used, the (111) plane becomes a trapezoid exposed on the side surface after etching due to the plane orientation dependence of the etching rate.
【0060】次いで、図4(b)に示すように、新たに
パタン13を基板1上に形成し、このパタン13をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば1150℃で
10時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約10μmの深さまで拡散される。その結果、支
持部材7と上部電極9とが作製される。Next, as shown in FIG. 4 (b), a new pattern 13 is newly formed on the substrate 1, and the pattern 13 is used as a mask to diffuse boron in a region without a mask, and then deep diffusion of boron is performed. For this purpose, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 10 hours, for example. At this time, high-concentration boron is diffused to a depth of about 10 μm. As a result, the support member 7 and the upper electrode 9 are manufactured.
【0061】次いで、図4(c)に示すように、片持ち
アーム8に対応する領域のパタン13を除去してから、
残ったパタン13をマスクにしてマスクの無い領域にボ
ロンを拡散させる。その結果、支持部材7,片持ちアー
ム8および上部電極9からなるスイッチ本体部14がで
きあがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、
例えば1150℃で2時間ほど熱拡散を実施する。この
とき、高濃度のボロンが約2μm深さまで拡散される。Then, as shown in FIG. 4C, after removing the pattern 13 in the region corresponding to the cantilever arm 8,
Using the remaining pattern 13 as a mask, boron is diffused in the area without the mask. As a result, the switch body 14 including the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 is completed. In addition, since boron is shallowly diffused this time,
For example, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 2 hours. At this time, high concentration boron is diffused to a depth of about 2 μm.
【0062】次いで、図4(d)に示すように、上部電
極9に二酸化シリコン1μmおよび窒化膜0.05μm
からなる絶縁性部材6を作製する。Next, as shown in FIG. 4 (d), silicon dioxide 1 μm and nitride film 0.05 μm are formed on the upper electrode 9.
An insulating member 6 made of is prepared.
【0063】次いで、図5(e)に示すように、絶縁性
部材6上に金メッキを用いて接触電極5および中間電極
15を作製する。Then, as shown in FIG. 5E, the contact electrode 5 and the intermediate electrode 15 are formed on the insulating member 6 by using gold plating.
【0064】次いで、図5(f)に示すように、このよ
うにして作製された基板11を、金からなる下部電極4
および金からなる信号線3,3aの形成されたガラス製
の基板1に載置する。この基板1は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材7を基板1上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。Next, as shown in FIG. 5 (f), the substrate 11 thus manufactured is connected to the lower electrode 4 made of gold.
Then, it is placed on the glass substrate 1 on which the signal lines 3 and 3a made of gold are formed. The substrate 1 is manufactured in advance in a step different from the above silicon process. After that, the support member 7 is bonded onto the substrate 1. At this time, an electrostatic bonding technique can be used for bonding the silicon and the glass.
【0065】最後に、図5(g)に示すように、基板1
1をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板1上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。Finally, as shown in FIG. 5 (g), the substrate 1
1 is put into an etching solution having a high boron concentration selectivity such as ethylenediaminepyrocatechol, and the portion where boron is not diffused is dissolved. As a result, a micromachine switch can be manufactured on the substrate 1.
【0066】なお、基板1がセラミックあるいはガリウ
ムヒ素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材7とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを2〜5μ
m程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことも
可能である。If the substrate 1 is made of ceramic, gallium arsenide or the like, it is possible to bond the support member 7 and these substrates with an adhesive. Alternatively, glass on the surface of these substrates is 2 to 5 μm.
If sputtered for about m, it is possible to use the electrostatic adhesion technique.
【0067】以上のように単結晶シリコン基板をエッチ
ングすることによって片持ちアーム8等からなるスイッ
チ本体部14を作製している。このように材料として単
結晶体を利用することにより、機械特性として最も信頼
性のおける構造体を作製することができるという利点が
ある。By etching the single crystal silicon substrate as described above, the switch body 14 including the cantilever arm 8 and the like is manufactured. By using a single crystal as a material in this manner, there is an advantage that a structure having the most reliable mechanical properties can be manufactured.
【0068】また、片持ちアーム8を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム8の基板1の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。Further, since the cantilever arm 8 is made of a single crystal body only, warpage due to the coefficient of thermal expansion does not occur as compared with the structure in which a plurality of materials are bonded together as in the conventional example. That is, by making the changes in the thermal expansion coefficient of the cantilever arm 8 along the direction orthogonal to the surface of the substrate 1 symmetrical with respect to the substrate surface side and the opposite surface side,
The occurrence of warpage is suppressed.
【0069】一方、ここに述べた方法以外にも、基板1
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部14を単結晶シリコンでは
なく、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは高抵
抗の半導体材料(GaAs,鉄をドープしたInP等)
を使って作製してもよい。また、スイッチ本体部14を
半導体ではなく、金やアルミニウム等の金属を使って作
製してもよい。On the other hand, in addition to the method described here, the substrate 1
It is also possible to deposit various thin films on top and utilize selective etching to fabricate a switch having the structure of the present invention. For example, the switch body 14 is not made of single crystal silicon, but is made of amorphous silicon, polysilicon, or a high resistance semiconductor material (GaAs, iron-doped InP, etc.).
You may produce using. The switch body 14 may be made of metal such as gold or aluminum instead of semiconductor.
【0070】[第4の実施の形態]
図6は、本発明の第4の実施の形態の平面図(a)およ
びそのB−B’線断面図(b)を示す。同図に示すよう
に、誘電率の大きなガラス製の基板1上に、シリコンか
らなる支持部材7と、金からなる下部電極4と、金から
なる信号線3が設けられている。また、基板1の裏面に
はアース板2が形成されている。[0070] [Fourth Embodiment] FIG. 6 is a fourth plan view of the embodiment of (a) and line B-B 'cross-sectional view of the present invention (b) to indicate. As shown in the figure, a support member 7 made of silicon, a lower electrode 4 made of gold, and a signal line 3 made of gold are provided on a glass substrate 1 having a large dielectric constant. A ground plate 2 is formed on the back surface of the substrate 1.
【0071】スイッチ本体部14は、支持部材7と、片
持ちアーム8と、上部電極9との一体構造となってい
る。支持部材7からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム8が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム8は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム8の本数を変えればよいのであっ
て、本発明には1本および2本以上の片持ちアーム8を
有する構造が含まれる。The switch body 14 has a structure in which the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 are integrated. Two cantilever arms 8 made of silicon extend from the support member 7 substantially horizontally to the substrate surface. The two cantilevered arms 8 can suppress the rotational movement of the arm to a low level as compared with the single arm in the conventional example, and it is useful for preventing one-sided contact of the switch. However, the number of the cantilever arms 8 may be changed according to the conditions, and the present invention includes a structure having one and two or more cantilever arms 8.
【0072】ところで、支持部材7と片持ちアーム8と
の接続部分においては、その表面におけるなす角α,β
が、それぞれ鈍角(90°<α,β<180°)となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム8の強度を高めることができ、1M
Hz以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。By the way, at the connecting portion between the supporting member 7 and the cantilever arm 8, angles α and β formed on the surface thereof are formed.
Are preferably obtuse angles (90 ° <α, β <180 °). By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and 1M
It enables switching operation at high frequencies such as Hz and above.
【0073】片持ちアーム8の先端には、シリコンから
なる上部電極9が設けられている。上部電極9は、下部
電極4と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
7は、基板1上に形成されている信号線3aに接続され
ており、この信号線3aは、支持部材7および片持ちア
ーム8を介して上部電極9と電気的に接続されている。An upper electrode 9 made of silicon is provided at the tip of the cantilever arm 8. The upper electrode 9 faces the lower electrode 4 with a spatial gap. The support member 7 is connected to the signal line 3a formed on the substrate 1, and the signal line 3a is electrically connected to the upper electrode 9 via the support member 7 and the cantilever arm 8. .
【0074】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材6が、上部電極9
の下面から始まって信号線3に対向する位置まで延びて
いる。この信号線3に対向する絶縁性部材6の下側の位
置には、金からなる接触電極5が設けられている。同様
に、下部電極4と対向するようにして絶縁性部材6上に
は、中間電極15が設けられている。なお、高周波信号
をスイッチングする場合は、信号線3と容量結合可能な
範囲で接触電極5の表面を絶縁体膜で覆ってもよい。逆
に信号線3を絶縁体膜で覆っても構わない。The insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide film or a silicon nitride film is used as the upper electrode 9
Starts from the lower surface of the and extends to a position facing the signal line 3. A contact electrode 5 made of gold is provided at a position below the insulating member 6 facing the signal line 3. Similarly, an intermediate electrode 15 is provided on the insulating member 6 so as to face the lower electrode 4. When switching a high frequency signal, the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film within a range in which the signal line 3 can be capacitively coupled. Conversely, the signal line 3 may be covered with an insulating film.
【0075】接触電極5と対向する絶縁性部材6の上側
には、シリコンからなる補強部材10が設けられてい
る。これは、接触電極5と絶縁性部材6との間に生じる
歪みによる反りを小さく抑えるために設けられたもので
ある。このように、補強部材10を設けることにより、
接触電極5は絶えず基板1に対して平行な状態を保つこ
とができ、片当たりによる接触抵抗の増大を抑えること
ができる。なお、補強部材10は、絶縁性部材6の材料
や膜厚等によっては必ずしも必要ではなく、これがない
構造も本発明に含まれる。なお、片持ちアーム8と上部
電極9と絶縁性部材6とから梁部材が構成される。 A reinforcing member 10 made of silicon is provided above the insulating member 6 facing the contact electrode 5. This is provided in order to suppress warpage due to strain generated between the contact electrode 5 and the insulating member 6 to be small. In this way, by providing the reinforcing member 10,
The contact electrode 5 can be constantly kept parallel to the substrate 1, and the contact resistance can be prevented from increasing due to uneven contact. The reinforcing member 10 is not always necessary depending on the material, film thickness, etc. of the insulating member 6, and a structure without this is also included in the present invention. The cantilever arm 8 and the upper part
A beam member is composed of the electrode 9 and the insulating member 6.
【0076】ここで、図6に示すマイクロマシンスイッ
チの動作について説明する。上部電極9と下部電極4と
の間に30Vの電圧を印加すると、静電気力により上部
電極9に基板方向(下側)に引力が働く。このため、片
持ちアーム8が下側に湾曲して接触電極5が信号線3と
接触するようになる。The operation of the micromachine switch shown in FIG. 6 will be described. When a voltage of 30 V is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4, an electrostatic force exerts an attractive force on the upper electrode 9 in the substrate direction (downward). Therefore, the cantilever arm 8 bends downward and the contact electrode 5 comes into contact with the signal line 3.
【0077】信号線3は、図6(b)に示すように接触
電極5に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線3に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極5が信号線3と接触
した状態では信号線3を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極4への電圧印加によって信号線3を
通る電流あるいは信号のオン/オフを制御することがで
きる。また、30GHzの信号を扱った場合、従来のH
EMT(High Electron Mobility Transistor)スイッ
チでの挿入損失が3〜4dBであったのに対し、本実施
の形態のスイッチでは0.2dBという結果が得られ
た。A gap is provided in the signal line 3 at a position facing the contact electrode 5, as shown in FIG. 6B. Therefore, current does not flow in the signal line 3 when no voltage is applied, but current can flow in the signal line 3 when voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3. In this way, by applying a voltage to the lower electrode 4, it is possible to control the on / off of the current or signal passing through the signal line 3. When handling a 30 GHz signal, the conventional H
While the insertion loss in the EMT (High Electron Mobility Transistor) switch was 3 to 4 dB, the result of the switch of the present embodiment was 0.2 dB.
【0078】上部電極9は導電性の片持ちアーム8を介
して導電性の支持部材7と電気的に接続されているた
め、上部電極9への電圧印加を容易に行うことができ
る。ただし、上部電極9は電気的に浮遊した状態であっ
ても構わない。その場合、信号線3aは不要であり、ス
イッチを動作させるためには下部電極4に電圧を印加す
るだけでよい。Since the upper electrode 9 is electrically connected to the conductive support member 7 via the conductive cantilever arm 8, it is possible to easily apply a voltage to the upper electrode 9. However, the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In that case, the signal line 3a is unnecessary, and it is sufficient to apply a voltage to the lower electrode 4 in order to operate the switch.
【0079】また、支持部材7と片持ちアーム8と上部
電極9と補強部材10とは、不純物が一部あるいは全体
に拡散された半導体から作製することができる。その場
合、スイッチの動作時に上部電極9と下部電極4との間
に流れる電流は、極めて小さなものであるから、これら
半導体の不純物の含有量を精密に制御する必要はない。Further, the supporting member 7, the cantilever arm 8, the upper electrode 9 and the reinforcing member 10 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or entirely diffused. In that case, since the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during the operation of the switch is extremely small, it is not necessary to precisely control the content of impurities in these semiconductors.
【0080】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム8の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム8を作製することができる。剛性の大
きな要素では電圧印加時の変形が基板1に対して水平に
行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアーム8によって
なされることになる。これは、スイッチの片当たりを低
く抑えることに役立つものである。Further, as described in the following manufacturing method, it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than the other constituent elements. By controlling the thickness of the individual elements in this way, a soft cantilever arm 8 can be produced in a highly rigid component. In the element having a large rigidity, the deformation at the time of applying a voltage is performed horizontally with respect to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. This helps to keep the single contact of the switch low.
【0081】ただし、上部電極9および補強部材10の
厚さを、片持ちアーム8と同じにしたものも本発明に含
むことができる。このような構造は、作製方法が簡略化
されるという長所がある。However, the upper electrode 9 and the reinforcing member 10 having the same thickness as the cantilever arm 8 can be included in the present invention. Such a structure has an advantage that the manufacturing method is simplified.
【0082】なお、図6のマイクロマシンスイッチの代
表的な寸法は、表2のとおりである。Table 2 shows typical dimensions of the micromachine switch of FIG.
【0083】[0083]
【表2】 [Table 2]
【0084】ここで、幅は図6(a)の平面図に対して
縦方向の長さ、長さは図4(a)の平面図に対して横方
向の長さ、厚さは図6(b)の断面図に対して縦方向の
長さをそれぞれ示す。また、中間電極15と下部電極4
との距離は、4μmとしている。しかし、これら寸法は
個々の応用によって設計すべきものであり、上述の数値
に限定されるものではない。本発明においては、その増
大した設計自由度により、広い範囲の設計が可能であ
る。例えば、中間電極15の厚さを接触電極5よりも少
し薄く設計すると、接触電極5と信号線3との接触の力
が大きくなり、両者の接触抵抗が減少する。これは、特
にDC信号をオン/オフするスイッチに適した設計であ
るといえる。Here, the width is the length in the vertical direction with respect to the plan view of FIG. 6A, the length is the length in the horizontal direction with respect to the plan view of FIG. 4A, and the thickness is as shown in FIG. The length in the vertical direction is shown in the sectional view of FIG. In addition, the intermediate electrode 15 and the lower electrode 4
The distance between and is 4 μm. However, these dimensions should be designed according to the individual application, and are not limited to the above numerical values. In the present invention, a wide range of designs is possible due to the increased design flexibility. For example, if the thickness of the intermediate electrode 15 is designed to be slightly thinner than that of the contact electrode 5, the contact force between the contact electrode 5 and the signal line 3 increases, and the contact resistance between them decreases. It can be said that this is a design particularly suitable for a switch that turns on / off a DC signal.
【0085】また、中間電極15の厚さを接触電極5よ
りも少し厚く設計すると、接触電極5はスイッチのオン
のときでも信号線3と直接接触することがなくなる。し
かし、高周波応用では抵抗接触は必ずしも必要でなく、
容量型の接触でも信号を伝えることが可能であるため、
接触電極5が直接信号線3に触れなくてもよい。この場
合には、接触電極5が信号線3と直接ふれないため、機
械的な摩耗を低く押さえることが可能であり、スイッチ
の寿命を長く保つことができるという利点がある。When the thickness of the intermediate electrode 15 is designed to be slightly thicker than that of the contact electrode 5, the contact electrode 5 does not come into direct contact with the signal line 3 even when the switch is turned on. However, resistive contact is not always necessary in high frequency applications,
Since it is possible to transmit signals even with capacitive contact,
The contact electrode 5 does not have to directly touch the signal line 3. In this case, since the contact electrode 5 does not touch the signal line 3 directly, mechanical wear can be suppressed to a low level, and there is an advantage that the life of the switch can be kept long.
【0086】さらに、スイッチの駆動方法として、上部
電極9に電気的短絡した支持部材7と下部電極4との間
に電圧を印加する例を示したが、支持部材7の電位を必
ずしも固定せずに、下部電極4だけに電圧を印加するだ
けでスイッチの動作は可能である。このとき、支持部材
7(すなわち、上部電極9)の電位は、固定されずに浮
いた状態である。このような状態では、通常、上部電極
9は周囲の電位に影響された電圧となり、周囲にグラン
ド線を配置することによってグランド電圧に近い状態と
することが可能である。なお、グランド線の配置は、一
般的にスイッチ本体部14の近くに設けられるのが普通
である。このように、支持部材7の電位を浮遊させた場
合、支持部材7に配線を設ける手間が省けるため、全体
としてデバイスの配線が簡略化されるという利点があ
る。Further, as a switch driving method, an example in which a voltage is applied between the supporting member 7 electrically short-circuited to the upper electrode 9 and the lower electrode 4 is shown, but the potential of the supporting member 7 is not necessarily fixed. Moreover, the operation of the switch is possible only by applying a voltage to only the lower electrode 4. At this time, the potential of the support member 7 (that is, the upper electrode 9) is not fixed and is floating. In such a state, the upper electrode 9 normally has a voltage affected by the surrounding potential, and it is possible to bring the upper electrode 9 into a state close to the ground voltage by disposing a ground line around the upper electrode 9. The ground line is generally arranged near the switch body 14. In this way, when the potential of the supporting member 7 is floated, it is possible to save the labor of providing wiring on the supporting member 7, and there is an advantage that the wiring of the device is simplified as a whole.
【0087】ここで、図6に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図7,8
は、図6に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。Here, the manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 6 will be described with reference to the drawings. 7 and 8
FIG. 7A is a sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG. 6. The manufacturing process will be sequentially described.
【0088】まず、図7(a)に示すように、シリコン
からなる基板11に二酸化シリコン膜からなるパタン1
2を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMA
H)等のエッチング液を用いて基板11を約6μmほど
エッチングする。ここで、基板11としては(100)
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は(111)面が
側面に露出した台形となる。First, as shown in FIG. 7A, a pattern 1 made of a silicon dioxide film is formed on a substrate 11 made of silicon.
2 to form tetramethylammonium hydroxide (TMA
The substrate 11 is etched by about 6 μm using an etching solution such as H). Here, the substrate 11 is (100)
When silicon having a plane as the main surface is used, the (111) plane becomes a trapezoid exposed on the side surface after etching due to the plane orientation dependence of the etching rate.
【0089】次いで、図7(b)に示すように、新たに
パタン13を基板1上に形成し、このパタン13をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば1150℃で
10時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約10μmの深さまで拡散される。その結果、支
持部材7と上部電極9と補強部材10とが作製される。Next, as shown in FIG. 7B, a new pattern 13 is newly formed on the substrate 1, and the pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into a region without a mask, and then deep diffusion of boron is performed. For this purpose, thermal diffusion is performed at 1150 ° C. for about 10 hours, for example. At this time, high-concentration boron is diffused to a depth of about 10 μm. As a result, the supporting member 7, the upper electrode 9, and the reinforcing member 10 are manufactured.
【0090】次いで、図7(c)に示すように、片持ち
アームに対応する領域のパタン13を除去してから、残
ったパタン13をマスクにしてマスクの無い領域にボロ
ンを拡散させる。その結果、支持部材7,片持ちアーム
8および上部電極9からなるスイッチ本体部14ができ
あがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、例
えば1150℃で2時間ほど熱拡散を実施する。このと
き、高濃度のボロンが約2μm深さまで拡散される。Next, as shown in FIG. 7C, the pattern 13 in the region corresponding to the cantilever arm is removed, and then the remaining pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into a region without a mask. As a result, the switch body 14 including the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 is completed. In addition, since boron is shallowly diffused this time, thermal diffusion is performed, for example, at 1150 ° C. for about 2 hours. At this time, high concentration boron is diffused to a depth of about 2 μm.
【0091】次いで、図7(d)に示すように、上部電
極9から補強部材10にかけて、二酸化シリコン1μm
および窒化膜0.05μmからなる絶縁性部材6を作製
する。Then, as shown in FIG. 7D, silicon dioxide of 1 μm is applied from the upper electrode 9 to the reinforcing member 10.
Then, the insulating member 6 made of the nitride film of 0.05 μm is manufactured.
【0092】次いで、図8(e)に示すように、補強部
材10に対向する絶縁性部材6上に金メッキを用いて接
触電極5および中間電極15を作製する。Next, as shown in FIG. 8E, the contact electrode 5 and the intermediate electrode 15 are formed on the insulating member 6 facing the reinforcing member 10 by using gold plating.
【0093】次いで、図8(f)に示すように、このよ
うにして作製された基板11を、金からなる下部電極4
および金からなる信号線3,3aの形成されたガラス製
の基板1に載置する。この基板1は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材7を基板1上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。Next, as shown in FIG. 8 (f), the substrate 11 thus manufactured is connected to the lower electrode 4 made of gold.
Then, it is placed on the glass substrate 1 on which the signal lines 3 and 3a made of gold are formed. The substrate 1 is manufactured in advance in a step different from the above silicon process. After that, the support member 7 is bonded onto the substrate 1. At this time, an electrostatic bonding technique can be used for bonding the silicon and the glass.
【0094】最後に、図8(g)に示すように、基板1
1をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板1上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。Finally, as shown in FIG. 8G, the substrate 1
1 is put into an etching solution having a high boron concentration selectivity such as ethylenediaminepyrocatechol, and the portion where boron is not diffused is dissolved. As a result, a micromachine switch can be manufactured on the substrate 1.
【0095】なお、基板1がセラミックあるいはガリウ
ム砒素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材7とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを2〜5μ
m程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことが
可能である。If the substrate 1 is made of ceramic, gallium arsenide or the like, it is possible to bond the supporting member 7 and these substrates with an adhesive. Alternatively, glass on the surface of these substrates is 2 to 5 μm.
If sputtered for about m, it is possible to use the electrostatic adhesion technique.
【0096】以上のように単結晶シリコン基板をエッチ
ングすることによって片持ちアーム7等からなるスイッ
チ本体部14を作製している。このように材料として単
結晶体を利用することにより、機械特性として最も信頼
性のおける構造体を作製することができるという利点が
ある。By etching the single crystal silicon substrate as described above, the switch body 14 including the cantilever arm 7 and the like is manufactured. By using a single crystal as a material in this manner, there is an advantage that a structure having the most reliable mechanical properties can be manufactured.
【0097】また、片持ちアーム8を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム8の基板1の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。Further, since the cantilever arm 8 is made of a single crystal body only, warpage due to the coefficient of thermal expansion does not occur as compared with the conventional structure in which a plurality of materials are bonded together. That is, by making the changes in the thermal expansion coefficient of the cantilever arm 8 along the direction orthogonal to the surface of the substrate 1 symmetrical with respect to the substrate surface side and the opposite surface side,
The occurrence of warpage is suppressed.
【0098】一方、ここに述べた方法以外にも、基板1
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部14および補強部材10を
単結晶シリコンではなく、アモルファスシリコン、ポリ
シリコンまたは高抵抗の半導体材料(GaAs,鉄をド
ープしたInP等)を使って作製してもよい。また、ス
イッチ本体部14および補強部材10を半導体ではな
く、金やアルミニウム等の金属を使って作製してもよ
い。On the other hand, in addition to the method described here, the substrate 1
It is also possible to deposit various thin films on top and utilize selective etching to fabricate a switch having the structure of the present invention. For example, the switch body 14 and the reinforcing member 10 may be made of amorphous silicon, polysilicon, or a high-resistance semiconductor material (GaAs, iron-doped InP, etc.) instead of single crystal silicon. The switch body 14 and the reinforcing member 10 may be made of metal such as gold or aluminum instead of semiconductor.
【0099】[第5の実施の形態]
図9は、本発明の第5の実施の形態の平面図(a)およ
び断面図(b)を示す。同図に示すように、図6と同一
符号の構成要素は、同一または同等の構成要素であるこ
とを示している。[0099] [Fifth Embodiment] FIG. 9 is a plan view of a fifth embodiment of the present invention (a) and a cross-sectional view of (b) to indicate. As shown in the figure, components having the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate that they are the same or equivalent components.
【0100】図9のマイクロマシンスイッチは、絶縁性
部材6bが上部電極9の端面から延びている点が、図6
の構成と大きく異なる点である。この絶縁性部材6b
は、酸化膜、窒化膜等の絶縁薄膜によって形成すること
もできるが、上部電極9と同一の半導体材料を使って形
成することが可能である。その場合、例えば高抵抗の半
導体材料(GaAs,鉄をドープしたInP等)で絶縁
性部材6bを除く支持部材7,片持ちアーム8および上
部電極9のみに不純物を拡散して抵抗を下げるという方
法、または、絶縁性部材6bの領域に酸素等のイオンを
打ち込んで抵抗を高くする方法等を利用することができ
る。本実施の形態には、補強部材10を接触電極5に対
向する位置に設けているが、これがない構造も本発明に
含まれる。In the micromachine switch shown in FIG. 9 , the insulating member 6b extends from the end face of the upper electrode 9 in FIG.
This is a major difference from the configuration of. This insulating member 6b
Can be formed of an insulating thin film such as an oxide film or a nitride film, but can be formed using the same semiconductor material as that of the upper electrode 9. In that case, for example, a method of lowering the resistance by diffusing impurities only in the supporting member 7 excluding the insulating member 6b, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 using a high-resistance semiconductor material (GaAs, iron-doped InP, etc.). Alternatively, a method of implanting ions such as oxygen into the region of the insulating member 6b to increase the resistance can be used. In the present embodiment, the reinforcing member 10 is provided at a position facing the contact electrode 5, but a structure without this is also included in the present invention.
【0101】また、補強部材10は、低抵抗または高抵
抗の何れであってもよい。また、上部電極9の下側に絶
縁性部材6bとは別個に絶縁性部材6aが設けられてい
るが、これは上部電極9と下部電極4との間に電圧を印
加したとき、互いに接触して短絡が起こらないようにす
るためである。この絶縁性部材6aの厚さは、接触電極
5よりも薄くすることが望ましい。The reinforcing member 10 may have either low resistance or high resistance. Further, an insulating member 6a is provided below the upper electrode 9 separately from the insulating member 6b. However, this does not contact each other when a voltage is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4. This is to prevent a short circuit from occurring. The thickness of the insulating member 6a is preferably thinner than that of the contact electrode 5.
【0102】また、図9に示すマイクロマシンスイッチ
では、図6のものと比べて、絶縁性部材6bが基板1に
対して上側に位置するようになったため、接触電極5と
信号線3との隙間が大きく取れるようになる。このた
め、オフ時の静電容量が小さくなり、オフ時の漏れ電流
を小さく抑えることが可能となる。Further, in the micromachine switch shown in FIG. 9, the insulating member 6b is located above the substrate 1 as compared with the one shown in FIG. 6, so that a gap between the contact electrode 5 and the signal line 3 is formed. Can be taken large. For this reason, the electrostatic capacitance at the time of off becomes small, and it becomes possible to suppress the leakage current at the time of off.
【0103】以上においては、基板1の具体例としてガ
ラス基板をあげて説明した。ガラス基板はガリウムヒ素
基板に比べて安価であり、多数のスイッチを集積化する
ことが要求されるフェーズドアレイアンテナ等の応用に
おいて有望な材料である。しかし、本発明の構造はこれ
に限られるものではなく、ガリウムヒ素、シリコン、セ
ラミック、プリント基板等においても有効である。In the above, the glass substrate has been described as a specific example of the substrate 1. A glass substrate is cheaper than a gallium arsenide substrate and is a promising material for applications such as a phased array antenna that requires integration of a large number of switches. However, the structure of the present invention is not limited to this, and is also effective for gallium arsenide, silicon, ceramics, printed boards, and the like.
【0104】また、上部電極9に穴を開けることによ
り、上部電極9と下部電極4との間に存在する空気によ
るスクイーズ効果を減少させる手法も本発明に含まれ
る。本発明では、上部電極9および補強部材10によっ
て絶縁性部材6bの強度を補強することが容易である。
このため、内部に複数個の穴を設けたとしても、可動部
全体の剛性は十分に大きく保つことが可能である。さら
に、絶縁性部材6b,接触電極5および補強部材10に
も穴をあけ、空気を通しやすくするとスクイーズ効果を
著しく抑えることが可能である。The present invention also includes a method of reducing the squeeze effect due to the air existing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 by making a hole in the upper electrode 9. In the present invention, the strength of the insulating member 6b can be easily reinforced by the upper electrode 9 and the reinforcing member 10.
Therefore, even if a plurality of holes are provided inside, the rigidity of the entire movable portion can be kept sufficiently high. Furthermore, if holes are also formed in the insulating member 6b, the contact electrode 5, and the reinforcing member 10 to facilitate the passage of air, the squeeze effect can be significantly suppressed.
【0105】[第6の実施の形態]
図10は、第6の実施の形態を示す断面図である。同図
において、図3における同一符号のものは同一または同
等の構成要素を示す。図10に示すように信号線3を挟
んで2個の支持部材7を基板1上に配設している。した
がって、上部電極9は各支持部部材7からそれぞれ延び
ている片持ちアーム8に接続され、両側で支持した構造
となっている。また、十分な静電気力を発生させるた
め、上部電極9の下には信号線3を挟んで2個所に下部
電極4が配設されている。[0105] [Sixth Embodiment] FIG. 10 is a Ru sectional view showing a sixth embodiment. In the figure, the same reference numerals in FIG. 3 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 10, two support members 7 are arranged on the substrate 1 with the signal line 3 interposed therebetween. Therefore, the upper electrode 9 is connected to the cantilever arm 8 extending from each support member 7, and is supported on both sides. Further, in order to generate a sufficient electrostatic force, lower electrodes 4 are provided below the upper electrode 9 at two locations with the signal line 3 interposed therebetween.
【0106】このように、複数の支持部材7を使って上
部電極9を支持した構成も、本発明に含まれる。また、
支持部材7の個数をさらに増やして2個以上にしてもよ
く、そのような構造も本発明に含まれる。 As described above, the structure in which the upper electrode 9 is supported by using the plurality of supporting members 7 is also included in the present invention. Also,
The number of support members 7 may be further increased to two or more, and such a structure is also included in the present invention .
【0107】[第7の実施の形態]
図11は、第7の実施の形態を示す断面図である。同図
において、図3における同一符号のものは同一または同
等の構成要素を示す。図11に示すようにスイッチ本体
部14は、その表面が酸化などされ、片持ちアーム8
を、シリコン層8aとそれを両側から挟む酸化シリコン
層8bとからなる構造を有する。このように、両側の酸
化シリコン層8bの厚さを等しくしてやれば、基板1側
とその反対側の熱膨張係数は対称となるため、高温処理
を行っても片持ちアーム8の反りは抑制される。 [0107] Seventh Embodiment FIG. 11 is a Ru sectional view showing a seventh embodiment. In the figure, the same reference numerals in FIG. 3 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 11, the switch body 14 has its surface oxidized or the like, so that the cantilever arm 8
Is composed of a silicon layer 8a and a silicon oxide layer 8b sandwiching it from both sides. In this way, if the thicknesses of the silicon oxide layers 8b on both sides are made equal, the thermal expansion coefficients of the substrate 1 side and the opposite side become symmetrical, so that the warp of the cantilever arm 8 is suppressed even if high temperature processing is performed. that.
【0108】[第8の実施の形態]
図12は、第8の実施の形態を示す断面図である。同図
において、図3における同一符号のものは同一または同
等の構成要素を示す。図12に示すように、本実施の形
態は片持ちアーム8を2種以上の材料からなる薄膜を交
互に積層した超格子構造を有するものである。上述の第
7の実施の形態同様に、本実施の形態においても、基板
1側の熱膨張係数とその反対側の熱膨張係数とを対称に
することができるため、温度変化による片持ちアーム8
のそりを抑制することができる。 [0108] [Eighth Embodiment] FIG 12 is a Ru sectional view showing an eighth embodiment. In the figure, the same reference numerals in FIG. 3 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the cantilever arm 8 has a superlattice structure in which thin films made of two or more kinds of materials are alternately laminated. Similar to the above-described seventh embodiment, also in the present embodiment, the coefficient of thermal expansion on the side of the substrate 1 and the coefficient of thermal expansion on the opposite side can be made symmetric, so that the cantilever arm 8 due to temperature change is used.
The warp can be suppressed .
【0109】[第9の実施の形態]
図13は、本発明の第9の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのD−D’線断面図(b)である。同図
において、図6における同一符号のものは同一または同
等の構成要素を示す。図13に示すように、本実施の形
態は、中間電極15が絶縁性部材6の一部に設けられた
開口中の埋め込み配線18を介して、上部電極4に短絡
している。また、中間電極15および接触電極5の表面
が、それぞれ絶縁体膜16および17によって被覆され
ていることが図6の構成と異なる点である。[0109] Ninth Embodiment FIG. 13 is Ru ninth plan view showing an embodiment of (a) and line D-D 'cross-sectional view (b) der of the present invention. 6, the same reference numerals in FIG. 6 indicate the same or equivalent components. As shown in FIG. 13, in the present embodiment, the intermediate electrode 15 is short-circuited to the upper electrode 4 via the embedded wiring 18 in the opening provided in a part of the insulating member 6. Further, the surfaces of the intermediate electrode 15 and the contact electrode 5 are covered with insulating films 16 and 17, respectively, which is a difference from the configuration of FIG.
【0110】中間電極15が上部電極9と短絡している
ため、中間電極15の電位は上部電極9の電位と全く同
じである。中間電極15の上の絶縁体膜16は、中間電
極15と下部電極4とが短絡することを防止するために
設けられたものである。そして、接触電極5の上の絶縁
体膜17は、この絶縁体膜17と下部電極3とが接触し
たとき(オン時)に、絶縁体膜17と信号線3とが接触
できるように対称的に設けられたものである。Since the intermediate electrode 15 is short-circuited with the upper electrode 9, the potential of the intermediate electrode 15 is exactly the same as the potential of the upper electrode 9. The insulator film 16 on the intermediate electrode 15 is provided to prevent the intermediate electrode 15 and the lower electrode 4 from being short-circuited. The insulator film 17 on the contact electrode 5 is symmetrical so that the insulator film 17 and the signal line 3 can come into contact when the insulator film 17 and the lower electrode 3 come into contact with each other (when on). It was installed in.
【0111】ここで、中間電極15と上部電極9との短
絡は、絶縁性部材16中に設けられた埋め込み配線18
に限られるものではなく、絶縁性部材6の端部に設けた
配線を介して行ってもよい、また、中間電極15と上部
電極9との間に設けられた絶縁性部材6を省略してもよ
い。Here, the short circuit between the intermediate electrode 15 and the upper electrode 9 is caused by the embedded wiring 18 provided in the insulating member 16.
However, it is not limited to this, and the wiring may be provided through the wiring provided at the end of the insulating member 6. Alternatively, the insulating member 6 provided between the intermediate electrode 15 and the upper electrode 9 may be omitted. Good.
【0112】また、絶縁体膜16および17を下部電極
4および信号線3の一部に設けることも可能であり、そ
のような構造も本発明に含まれる。また、接触電極5の
上の絶縁体膜17を省略し、中間電極15の厚さと絶縁
体膜16の厚さとの和が、接触電極5の厚さよりも薄く
することにより、DC信号のオン/オフを行うスイッチ
を作製することができる。It is also possible to provide the insulator films 16 and 17 on a part of the lower electrode 4 and the signal line 3, and such a structure is also included in the present invention. Further, by omitting the insulator film 17 on the contact electrode 5 and making the sum of the thickness of the intermediate electrode 15 and the insulator film 16 thinner than the thickness of the contact electrode 5, the DC signal is turned on / off. A switch for turning off can be manufactured.
【0113】また、絶縁体膜16を省略して、中間電極
15の厚さが接触電極5の厚さ、または、接触電極5の
厚さと絶縁体膜17の厚さとの和よりも薄くすることに
よっても、中間電極15と下部電極4との短絡を防ぐこ
ともできる。また、絶縁体膜を中間電極15および下部
電極6の両方に設けてもよい。同様に、絶縁体膜を接触
電極5および信号線3の両方に設けてもよい。さらに、
絶縁体膜16および17は、中間電極4および接触電極
5の全てを被覆する必要はなく、その一部に設けられた
としても、本発明の効果を得ることができる。Further, the insulating film 16 is omitted, and the thickness of the intermediate electrode 15 is made thinner than the thickness of the contact electrode 5, or the sum of the thickness of the contact electrode 5 and the thickness of the insulating film 17. Also, the short circuit between the intermediate electrode 15 and the lower electrode 4 can be prevented. Further, an insulator film may be provided on both the intermediate electrode 15 and the lower electrode 6. Similarly, an insulator film may be provided on both the contact electrode 5 and the signal line 3. further,
The insulator films 16 and 17 do not need to cover all of the intermediate electrode 4 and the contact electrode 5, and even if they are provided in a part thereof, the effect of the present invention can be obtained.
【0114】[第10の実施の形態]第1〜9の実施の
形態に係るマイクロマシンスイッチを、フェーズドアレ
イアンテナに適用した例について説明する。以下に示す
ように、上述のマイクロマシンスイッチは、DC〜高周
波信号まで幅広く適用することができ、特にフェーズド
アレイアンテナ装置に適用すると効果的である。[Tenth Embodiment] An example in which the micromachine switch according to the first to ninth embodiments is applied to a phased array antenna will be described. As shown below, the above-described micromachine switch can be widely applied from DC to high frequency signals, and is particularly effective when applied to a phased array antenna device.
【0115】図14は、特願平10−176367号に
開示されたフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、フェーズドアレイアン
テナ装置は、M個(Mは2以上の自然数)のアンテナ2
3を有し、アンテナ23は移相回路24に接続されてい
る。この移相回路24は、データ分配回路24aと、こ
のデータ分配回路24aに接続されたM個のデータラッ
チ回路24bと、このデータラッチ回路24b接続され
た移相器24cとによって構成されている。FIG. 14 is a block diagram showing a phased array antenna device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-176367. As shown in the figure, the phased array antenna device has M (M is a natural number of 2 or more) antennas 2
3, the antenna 23 is connected to the phase shift circuit 24. The phase shift circuit 24 includes a data distribution circuit 24a, M data latch circuits 24b connected to the data distribution circuit 24a, and a phase shifter 24c connected to the data latch circuit 24b.
【0116】したがって、各アンテナ23はNビット
(Nは自然数)の移相器24cにそれぞれ接続され、各
移相器24cは分配合成器22を介して給電部21に接
続されている。Therefore, each antenna 23 is connected to an N-bit (N is a natural number) phase shifter 24 c, and each phase shifter 24 c is connected to the power feeding unit 21 via the distributor / combiner 22.
【0117】また、データ分配回路24aは、制御装置
20に接続されている。なお、データ分配回路24aお
よびデータラッチ回路24bは、基板上に薄膜トランジ
スタ回路(TFT回路)で実現されている。The data distribution circuit 24a is also connected to the controller 20. The data distribution circuit 24a and the data latch circuit 24b are realized by thin film transistor circuits (TFT circuits) on the substrate.
【0118】また、移相器24cは、各ビット毎に上述
のマイクロマシンスイッチを備えており、各データラッ
チ回路24bは各移相器24cのマイクロマシンスイッ
チに接続されている。このように、同図に示されたフェ
ーズドアレイアンテナ装置では、従来外付けICだった
移相器の駆動回路をTFT回路で構成し、移相器24c
等と同一層に形成している。The phase shifter 24c is provided with the above-described micromachine switch for each bit, and each data latch circuit 24b is connected to the micromachine switch of each phase shifter 24c. As described above, in the phased array antenna apparatus shown in the same figure, the drive circuit of the phase shifter which has been an external IC in the past is constituted by the TFT circuit, and
And the like are formed in the same layer.
【0119】次に、図14に示されたフェーズドアレイ
アンテナ装置の動作について説明する。制御装置20
は、予め設定されているアンテナ23の位置と使用する
周波数とに基づいて、放射ビームを所望の方向に向ける
のに最適な移相量をNビットの精度で計算し、その結果
を制御信号としてデータ分配回路24aに出力する。デ
ータ分配回路24aは、各データラッチ回路24bに制
御信号を分配する。Next, the operation of the phased array antenna device shown in FIG. 14 will be described. Control device 20
Calculates the optimum amount of phase shift for directing the radiation beam in a desired direction with N-bit accuracy based on the preset position of the antenna 23 and the frequency used, and uses the result as a control signal. Output to the data distribution circuit 24a. The data distribution circuit 24a distributes a control signal to each data latch circuit 24b.
【0120】アンテナ23における電波の放射方向は、
全てのアンテナ23について一斉に切り換えられる。そ
の際、各データラッチ回路24bは、ビーム方向を切り
換えるためのタイミング信号に同期して、保持データを
入力データである制御信号に書き換え、保持データ(制
御信号)に基づき、移相器24cが必要とするビットの
マイクロマシンスイッチに対して駆動電圧を一斉に印加
する。The radiation direction of the radio wave in the antenna 23 is
All antennas 23 can be switched at once. At that time, each data latch circuit 24b rewrites the held data into a control signal that is input data in synchronization with the timing signal for switching the beam direction, and requires the phase shifter 24c based on the held data (control signal). The driving voltage is simultaneously applied to the micromachine switches of the bits.
【0121】マイクロマシンスイッチに駆動電圧が印加
されると、マイクロマシンスイッチは回路を閉じて、そ
のマイクロマシンスイッチが含まれるビットをオン状態
にする。そして、移相器24cのどのビットがオン状態
になるかで、その移相器24cの移相量が設定される。When a driving voltage is applied to the micromachine switch, the micromachine switch closes the circuit and turns on the bit including the micromachine switch. Then, the phase shift amount of the phase shifter 24c is set depending on which bit of the phase shifter 24c is turned on.
【0122】各移相器24cは、このようにして設定さ
れた移相量だけ高周波信号の位相を変え、各アンテナ2
3に給電する。そして、各アンテナ23は、給電位相に
応じた位相の放射をし、その放射が等位相面が生成する
ことにより、この等位相面と垂直な方向に放射ビームを
形成する。Each phase shifter 24c changes the phase of the high frequency signal by the amount of phase shift set in this way, and each antenna 2
Power 3 Then, each antenna 23 radiates a phase corresponding to the feeding phase, and the radiation is generated by an equiphase surface, thereby forming a radiation beam in a direction perpendicular to the equiphase surface.
【0123】次に、図14に係るフェーズドアレイアン
テナ装置の詳細な構造について説明する。図15は、フ
ェーズドアレイアンテナ装置を示す分解斜視図である。
同図に示されるように、全体構成は多層構造となってい
る。すなわち、分配合成層L1と、誘電体層L2と、給
電用スロット層L3と、誘電体層L4と、放射素子と移
相器とTFT回路とからなる層(以下、移相回路層とい
う)L5と、誘電体層L6と、無給電素子層L7とがそ
れぞれ密着して張り合わされている。Next, the detailed structure of the phased array antenna device according to FIG. 14 will be described. FIG. 15 is an exploded perspective view showing the phased array antenna device.
As shown in the figure, the overall structure is a multilayer structure. That is, the distribution / synthesis layer L1, the dielectric layer L2, the power feeding slot layer L3, the dielectric layer L4, and the layer (hereinafter referred to as the phase shift circuit layer) L5 including the radiation element, the phase shifter, and the TFT circuit. And the dielectric layer L6 and the parasitic element layer L7 are closely adhered to each other.
【0124】各層は、フォトリソグラフィおよびエッチ
ング技術、および、接着技術等を利用して多層化されて
いる。例えば、無給電素子層L7および移相回路層L5
は、誘電体層L6の各面に形成された金属膜に対して、
フォトリソグラフィおよびエッチング技術を施して形成
される。給電用スロット層L3は、誘電体層L4の片面
に形成された金属膜に対して、フォトリソグラフィおよ
びエッチング技術を施すことによって形成される。Each layer is made into a multi-layer by utilizing the photolithography and etching technique, the adhesion technique and the like. For example, the parasitic element layer L7 and the phase shift circuit layer L5
Is for the metal film formed on each surface of the dielectric layer L6,
It is formed by performing photolithography and etching techniques. The power feeding slot layer L3 is formed by subjecting the metal film formed on one surface of the dielectric layer L4 to photolithography and etching techniques.
【0125】さて、無給電素子層L7には、複数の無給
電素子32が形成されている。この無給電素子32は、
アンテナの帯域を広げるために用いられ、誘電体層L6
を介して移相回路層L5の放射素子と電磁結合されてい
る。また、誘電体層L6には、比誘電率が2〜10程度
の誘電体が用いられる。例えば、ガラスを用いれば製造
コストを低減させることができ、誘電体層のうちの少な
くとも一層にガラスを用いるのが望ましい。なお、製造
コストの問題を無視すれば、誘電体層L6に比誘電率の
高いアルミナや比誘電率の低い発泡材等の誘電体を使用
してもよい。A plurality of parasitic elements 32 are formed on the parasitic element layer L7. This parasitic element 32 is
Used to widen the band of the antenna, the dielectric layer L6
Is electromagnetically coupled to the radiating element of the phase shift circuit layer L5 via. A dielectric material having a relative dielectric constant of about 2 to 10 is used for the dielectric layer L6. For example, if glass is used, the manufacturing cost can be reduced, and it is desirable to use glass for at least one of the dielectric layers. If the problem of manufacturing cost is ignored, a dielectric material such as alumina having a high relative dielectric constant or foam material having a low relative dielectric constant may be used for the dielectric layer L6.
【0126】次いで、移相回路層L5には、図12に示
されたアンテナ23の一部と、移相回路24と、アンテ
ナ23に給電するためのストリップライン等が形成され
ている。Next, in the phase shift circuit layer L5, a part of the antenna 23 shown in FIG. 12, a phase shift circuit 24, a strip line for feeding the antenna 23, and the like are formed.
【0127】次いで、誘電体層L4は、アルミナ等の比
誘電率が3〜12程度の誘電体で形成されている。次い
で、給電用スロット層L3は、導電性を有する金属によ
って形成され、給電用結合手段である給電用スロット3
0が複数形成されている。なお、給電用スロット層30
は、誘電体層L4に適宜設けられたスルーホールを介し
て移相回路層L5と接続され、移相回路層L5の接地と
して機能する。Next, the dielectric layer L4 is formed of a dielectric material such as alumina having a relative dielectric constant of about 3-12. Next, the power feeding slot layer L3 is made of a metal having conductivity and is a power feeding slot 3 which is a power feeding coupling means.
A plurality of 0s are formed. The power supply slot layer 30
Is connected to the phase shift circuit layer L5 through a through hole that is appropriately provided in the dielectric layer L4, and functions as the ground of the phase shift circuit layer L5.
【0128】次いで、分配合成層L1には、複数の分配
合成器22が形成されている。分配合成器22は、給電
用スロット層L3に設けられた給電用スロット30を介
して移相回路層L5と電磁的に結合されている。1個の
分配合成器22と1個の給電用スロット30とは、1個
の給電ユニットを構成し、各ユニットはマトリックス状
に配置されている。ただし、マトリックス状に配置され
ていないものも本発明に含まれる。Next, a plurality of distribution / combiners 22 are formed in the distribution / combination layer L1. The distributor / combiner 22 is electromagnetically coupled to the phase shift circuit layer L5 through the feeding slot 30 provided in the feeding slot layer L3. One distribution / combiner 22 and one power supply slot 30 form one power supply unit, and each unit is arranged in a matrix. However, those not arranged in a matrix are also included in the present invention.
【0129】なお、放射素子32は、マトリックス状に
配置されていてもよいし、単に2次元的に配列されてい
るだけでもよい。あるいは一方向に整列配置されていて
もよい。また、図15では分配合成器22と移相回路層
L5とが、給電用スロット層L3を介して電磁的に結合
されているが、分配合成器22と移相回路層L5とが給
電ピン等の他の給電用結合手段で接続されている場合に
おいては、同一面に形成されていてもよい。The radiating elements 32 may be arranged in a matrix or simply two-dimensionally arranged. Alternatively, they may be aligned in one direction. Further, in FIG. 15, the distribution combiner 22 and the phase shift circuit layer L5 are electromagnetically coupled to each other via the feeding slot layer L3, but the distribution combiner 22 and the phase shift circuit layer L5 are connected to the feeding pin or the like. When they are connected by another power supply coupling means, they may be formed on the same surface.
【0130】次に、図15に示された移相回路層L5に
ついて詳細に説明する。図16は、移相回路層L5の1
ユニットを示す平面図である。同図に示すようにガラス
基板等の誘電体層L6には、放射素子41、移相器群4
0およびデータラッチ回路46が形成されている。ただ
し、データラッチ回路46は移相器40a〜40dの各
ビット毎に設けられている。Next, the phase shift circuit layer L5 shown in FIG. 15 will be described in detail. FIG. 16 shows 1 of the phase shift circuit layer L5.
It is a top view which shows a unit. As shown in the figure, the radiating element 41 and the phase shifter group 4 are provided on the dielectric layer L6 such as a glass substrate.
0 and a data latch circuit 46 are formed. However, the data latch circuit 46 is provided for each bit of the phase shifters 40a to 40d.
【0131】また、ストリップライン42は、放射素子
41から移相器群40を介して、図15に示された給電
用スロット30に対応する位置まで配設されている。そ
して、放射素子41としては、例えばパッチアンテナ、
プリンテッドダイポール、スロットアンテナ、アパーチ
ャ素子等が使用される。ストリップライン42として
は、マイクロストリップ線路、トリプレート線路、コプ
レーナ線路、スロット線路等の分布定数線路が使用され
る。Further, the strip line 42 is arranged from the radiating element 41 through the phase shifter group 40 to a position corresponding to the power feeding slot 30 shown in FIG. Then, as the radiating element 41, for example, a patch antenna,
A printed dipole, slot antenna, aperture element, etc. are used. As the stripline 42, a distributed constant line such as a microstrip line, a triplate line, a coplanar line, or a slot line is used.
【0132】また、図16に示す移相器群40は、全体
で4ビットの移相器を構成しており、すなわち4個の移
相器40a,40b,40cおよび40dによって構成
されている。各移相器40a〜40dは、それぞれ給電
する位相を22.5゜,45゜,90゜,180゜だけ
変化させることができ、ストリップラインとマイクロマ
シンスイッチとで構成されている。The phase shifter group 40 shown in FIG. 16 constitutes a 4-bit phase shifter as a whole, that is, four phase shifters 40a, 40b, 40c and 40d. Each of the phase shifters 40a to 40d can change the phase to be fed by 22.5 °, 45 °, 90 ° and 180 °, and is composed of a strip line and a micromachine switch.
【0133】ここで、移相器40a〜40cは、ストリ
ップライン42と接地43との間に接続された2個のス
トリップライン44と、ストリップライン44の途中に
接続されたマイクロマシンスイッチ45とで構成されて
いる。これらの移相器は、ローデッドライン形移相器を
構成している。Here, the phase shifters 40a-40c are composed of two strip lines 44 connected between the strip line 42 and the ground 43, and a micromachine switch 45 connected in the middle of the strip line 44. Has been done. These phase shifters form a loaded line type phase shifter.
【0134】一方、移相器40dでは、ストリップライ
ン42の途中に接続されたマイクロマシンスイッチ45
aと、コの字型のストリップライン44aと、ストリッ
プライン44aと接地43との間に接続されたマイクロ
マシンスイッチ45aとで構成されている。この移相器
は、スイッチドライン形移相器を構成している。On the other hand, in the phase shifter 40d, the micromachine switch 45 connected in the middle of the strip line 42.
a, a U-shaped strip line 44a, and a micromachine switch 45a connected between the strip line 44a and the ground 43. This phase shifter constitutes a switched line type phase shifter.
【0135】一般に、移相量が小さい場合にはローデッ
ドライン形の方が良い特性が得られ、移相量が大きい場
合にはスイッチドライン形の方が良い特性が得られる。
そのため、22.5゜,45゜,90゜の移相器として
ローデッドライン形を用い、180゜の移相器としてス
イッチドライン形を用いている。もちろん、移相器40
a〜40cに、スイッチドライン形を用いることも可能
である。Generally, when the phase shift amount is small, the loaded line type has better characteristics, and when the phase shift amount is large, the switched line type has better characteristics.
Therefore, the loaded line type is used as the 22.5 °, 45 ° and 90 ° phase shifters, and the switched line type is used as the 180 ° phase shifter. Of course, the phase shifter 40
It is also possible to use a switched line type for a to 40c.
【0136】各移相器40a〜40dに含まれる2個の
マイクロマシンスイッチ(45または45a)は、その
近傍に配設されたデータラッチ回路46に接続され、デ
ータラッチ回路46が出力する駆動電圧によって同時に
動作する。このように、ストリップライン42に流れる
高周波信号は、移相器群40の働きにより、その給電位
相が変化させられる。The two micromachine switches (45 or 45a) included in each of the phase shifters 40a to 40d are connected to the data latch circuit 46 arranged in the vicinity thereof, and are driven by the drive voltage output from the data latch circuit 46. Work at the same time. In this way, the feeding phase of the high frequency signal flowing through the strip line 42 is changed by the function of the phase shifter group 40.
【0137】なお、データラッチ回路46を、各マイク
ロマシンスイッチの近傍に配置する代わりに、複数のデ
ータラッチ回路を一カ所にまとめて配置し、そこから配
線を延ばして各マイクロマシンスイッチを駆動するよう
にしてもよい。また、1個のデータラッチ回路を複数の
異なるユニットのマイクロマシンスイッチに接続しても
よい。Instead of arranging the data latch circuit 46 in the vicinity of each micromachine switch, a plurality of data latch circuits are collectively arranged in one place, and wiring is extended from there to drive each micromachine switch. May be. Also, one data latch circuit may be connected to a plurality of different units of micromachine switches.
【0138】図17は、ローデッドライン形の移相器に
用いられたマイクロマシンスイッチ45周辺を拡大した
平面図である。同図に示すように、2個のマイクロマシ
ンスイッチ45は、2個のストリップライン44に対し
て左右対称となるように配設されている。また、これら
マイクロマシンスイッチ45は、図示しない1個のデー
タラッチ回路に接続され、データラッチ回路から同時に
駆動電圧(外部電圧)が供給される。もちろん、このマ
イクロマシンスイッチ45としては、第1〜7の実施の
形態で述べたものを使用することができる。FIG. 17 is an enlarged plan view of the periphery of the micromachine switch 45 used in the loaded line type phase shifter. As shown in the figure, the two micromachine switches 45 are arranged symmetrically with respect to the two striplines 44. Further, these micromachine switches 45 are connected to one data latch circuit (not shown), and a drive voltage (external voltage) is simultaneously supplied from the data latch circuit. Of course, as the micromachine switch 45, the one described in the first to seventh embodiments can be used.
【0139】[0139]
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、下部電極
と梁部材の上部電極との間に中間電極を有する。したが
って、このような中間電極を設けたことによりスイッチ
を駆動する印加電圧を低減させることができる。例え
ば、接触電極と信号線とが4μmのギャップをもつ場合
には、従来例の約2/3まで電圧を低減させることがで
きる。また、接触電極と信号線との距離を4μm以下に
するときには、印加電圧の低減の効果はさらに増大し、
従来例の1/2以下に抑えることも容易である。As described above, the present invention has the intermediate electrode between the lower electrode and the upper electrode of the beam member. Therefore, by providing such an intermediate electrode, the applied voltage for driving the switch can be reduced. For example, when the contact electrode and the signal line have a gap of 4 μm, the voltage can be reduced to about 2/3 that of the conventional example. Further, when the distance between the contact electrode and the signal line is 4 μm or less, the effect of reducing the applied voltage is further increased,
It is easy to reduce the amount to 1/2 or less of the conventional example.
【0140】この中間電極を従来の接触電極を作製する
のと同時に作製することが可能であるため、スイッチ作
製プロセスに特に追加の工程を加える必要がなく、コス
トの上昇が抑えられるという利点がある。そして、印加
電圧を低減できることから、上部電極と下部電極との間
の絶縁体膜に大きな電圧が印加されることを防ぐことが
でき、特に高品質の絶縁体膜を作製する必要がなくな
り、スイッチ作製プロセスの選択性を広めることにつな
がる。したがって、従来この絶縁体膜の耐圧特性の限界
から発生していたデバイスの破壊を防止することができ
る。また、外部駆動回路で必要とされる電圧も低下し、
構成が簡略化されると同時に消費電力も低減した。Since this intermediate electrode can be manufactured at the same time as the conventional contact electrode is manufactured, there is no need to add an additional step to the switch manufacturing process, and the cost increase can be suppressed. . Further, since the applied voltage can be reduced, it is possible to prevent a large voltage from being applied to the insulator film between the upper electrode and the lower electrode, and it is not necessary to produce a particularly high-quality insulator film. This leads to widening the selectivity of the manufacturing process. Therefore, it is possible to prevent the breakdown of the device which has conventionally been caused by the limit of the withstand voltage characteristic of the insulator film. In addition, the voltage required by the external drive circuit also drops,
At the same time as the structure was simplified, the power consumption was also reduced.
【0141】一方、下部電極を2個設けることにより、
同一寸法で下部電極を1個もつ構造と比較した場合、印
加電圧が高くなるものの絶縁体膜に電圧が印加されない
ため、低品質の絶縁体膜を使用したとしても絶縁破壊す
ることがなくなった。印加電圧の上昇は、デバイスの寸
法を増大させることによって補償することが可能であ
り、デバイス寸法が特に小さくする必要がないような応
用に採用することができる。そして、何よりも上部電極
の存在が必要でなくなり、下部電極に電圧を印加するだ
けでスイッチの駆動が可能となることから、スイッチの
配線が簡略化されるという著しい効果が生ずる。このた
め、配線にともなうコストの上昇、デバイス構造の複雑
化、長期信頼性の低下等の欠点が著しく改善される。On the other hand, by providing two lower electrodes,
When compared with the structure having the same size and one lower electrode, the applied voltage becomes higher, but the voltage is not applied to the insulating film, so that dielectric breakdown does not occur even if a low quality insulating film is used. The increase in applied voltage can be compensated by increasing the size of the device and can be employed in applications where the device size does not need to be particularly small. Above all, the presence of the upper electrode is not necessary, and the switch can be driven only by applying a voltage to the lower electrode, which brings about a remarkable effect that the wiring of the switch is simplified. Therefore, defects such as an increase in cost associated with wiring, a complicated device structure, and a decrease in long-term reliability are remarkably improved.
【0142】また、本発明に係るスイッチ作製プロセス
は、高い温度プロセスを利用できることから、次のよう
な効果が得られる1)梁部材等を構成する材料の選択が
広がり、種々の導体および半導体を利用することを可能
とし、材料選択の自由度を増大させる。2)高温度で作
製された絶縁体膜の耐圧特性がすぐれているためデバイ
スの電気特性が向上する。3)厚さ方向の自由度が増大
したため、梁部材の幅を減少することができ、スイッチ
の寸法を小さくすることが可能となる。In addition, since the switch manufacturing process according to the present invention can use a high temperature process, the following effects can be obtained: 1) The selection of materials for the beam member and the like is widened, and various conductors and semiconductors can be used. It is possible to use it and increase the degree of freedom in material selection. 2) The electrical characteristics of the device are improved because the insulator film manufactured at high temperature has excellent withstand voltage characteristics. 3) Since the degree of freedom in the thickness direction is increased, the width of the beam member can be reduced and the size of the switch can be reduced.
【0143】以上の利点が生まれたために、本発明に係
るマイクロマシンスイッチは、個々ばらばらにして使用
する単純なスイッチに留まらず、大面積の基板上に数万
個のオーダで集積化することが要求されるフェーズドア
レイアンテナのような新たな応用を可能とする。Because of the above advantages, the micromachine switch according to the present invention is not limited to a simple switch that is used by separating it into individual pieces, but it is required that the micromachine switch be integrated on a large-area substrate in the order of tens of thousands. It enables new applications such as phased array antennas.
【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2の実施の形態を示す平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第3の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのA−A’線断面図(b)である。FIG. 3 is a plan view (a) showing a third embodiment of the present invention and a sectional view (b) taken along the line AA ′.
【図4】 図3に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG.
【図5】 図4の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process following that of FIG. 4;
【図6】 本発明の第4の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのB−B’線断面図(b)である。FIG. 6 is a plan view (a) and a sectional view (b) taken along line BB ′ of the fourth embodiment of the present invention.
【図7】 図6に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch of FIG.
【図8】 図7の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing process following that of FIG. 7;
【図9】 本発明の第5の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのC−C’線断面図(b)である。FIG. 9 is a plan view (a) showing a fifth embodiment of the present invention and a cross-sectional view (b) taken along the line CC ′ thereof.
【図10】 第6の実施の形態を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment.
【図11】 第7の実施の形態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a seventh embodiment.
【図12】 第8の実施の形態を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing an eighth embodiment.
【図13】 本発明の第9の実施の形態を示す平面図
(a)およびそのD−D’線断面図(b)である。FIG. 13 is a plan view (a) and a DD ′ line cross-sectional view (b) showing a ninth embodiment of the present invention.
【図14】 フェーズドアレイアンテナ装置(本発明の
第10の実施の形態)を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a phased array antenna device (the tenth embodiment of the present invention).
【図15】 図14に係るフェーズドアレイアンテナ装
置の詳細な構成を示す分解斜視図である。FIG. 15 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the phased array antenna device according to FIG.
【図16】 図15に係る移相回路を示す平面図であ
る。16 is a plan view showing a phase shift circuit according to FIG.
【図17】 図16に係るマイクロマシンスイッチの周
辺を示す平面図である。FIG. 17 is a plan view showing the periphery of the micromachine switch according to FIG.
【図18】 従来例を示す平面図(a)およびそのE−
E’線断面図(b)である。FIG. 18 is a plan view (a) showing the conventional example and its E-
It is an E'line sectional view (b).
1…基板、2…アース板、3,3a…信号線、4,4
a,4b,4c,4d…下部電極、5…接触電極、6,
6a,6b…絶縁性部材、7…支持部材、8…片持ちア
ーム、8a…シリコン層、8b…酸化シリコン層、9…
上部電極、10…補強部材、11…基板、12,13…
パタン、14…スイッチ本体部、15…中間電極、1
6,17…絶縁体膜、18…埋め込み配線、20…制御
装置、21…給電部、22…分配合成器、23…アンテ
ナ、24…移相回路、24a…データ分配回路、24b
…データラッチ回路、24c…移相器、30…給電用ス
ロット、31…移相回路、32…無給電素子、40…移
相器群、40a,40b,40c,40d…移相器、4
1…放射素子、42…ストリップライン、43…接地、
44,44a…ストリップライン、45,45a…マイ
クロマシンスイッチ、46…データラッチ回路、L1…
分配合成層、L2,L4,L6…誘電体層、L3…給電
用スロット層、L5…移相回路層、L7…無給電素子
層。1 ... Board, 2 ... Ground plate, 3, 3a ... Signal line, 4, 4
a, 4b, 4c, 4d ... lower electrode, 5 ... contact electrode, 6,
6a, 6b ... Insulating member, 7 ... Supporting member, 8 ... Cantilever arm, 8a ... Silicon layer, 8b ... Silicon oxide layer, 9 ...
Upper electrode, 10 ... Reinforcing member, 11 ... Substrate, 12, 13 ...
Pattern, 14 ... Switch body, 15 ... Intermediate electrode, 1
6, 17 ... Insulator film, 18 ... Embedded wiring, 20 ... Control device, 21 ... Feed unit, 22 ... Distribution combiner, 23 ... Antenna, 24 ... Phase shift circuit, 24a ... Data distribution circuit, 24b
... data latch circuit, 24c ... phase shifter, 30 ... power feeding slot, 31 ... phase shifting circuit, 32 ... parasitic element, 40 ... phase shifter group, 40a, 40b, 40c, 40d ... phase shifter, 4
1 ... Radiating element, 42 ... Strip line, 43 ... Ground,
44, 44a ... Strip line, 45, 45a ... Micromachine switch, 46 ... Data latch circuit, L1 ...
Distribution combining layer, L2, L4, L6 ... Dielectric layer, L3 ... Feed slot layer, L5 ... Phase shift circuit layer, L7 ... Parasitic element layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−213191(JP,A) 特開 平11−204013(JP,A) 特開 平4−370622(JP,A) 特開 平8−213803(JP,A) 特開 平10−149757(JP,A) 特開 平9−17300(JP,A) 特開 平5−242788(JP,A) 特表 平8−509093(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01H 59/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-213191 (JP, A) JP-A-11-204013 (JP, A) JP-A-4-370622 (JP, A) JP-A-8- 213803 (JP, A) JP 10-149757 (JP, A) JP 9-17300 (JP, A) JP 5-242788 (JP, A) JP 8-509093 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01H 59/00
Claims (28)
記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
において、前記基板上に設けられた支持部材と、 この支持部材に接続してかつ一部が前記ギャップと対向
するように前記基板上に空間を隔てて設けられた梁部材
と、 この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
プと対向する位置に設けられた接触電極と、 前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下
部電極と、 前記梁部材に前記下部電極と対向して設けられた中間電
極とを備え、前記下部電極を前記中間電極に向かい合う面積が互いに
等しい複数の櫛歯状の電極によって構成した ことを特徴
とするマイクロマシンスイッチ。1. A first signal line provided on a substrate, and a second signal line provided on the substrate and having an end portion with a predetermined gap from the end portion of the first signal line. In a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction with a signal line, a support member provided on the substrate and a part of the support member connected to the support member and facing the gap.
A beam member provided on the substrate with a space therebetween, a contact electrode provided at a position facing at least the gap on the substrate side of the beam member, and the contact electrode provided on the substrate. A lower electrode provided to face a part of the beam member, and an intermediate electrode provided to the beam member so as to face the lower electrode, and the areas where the lower electrode faces the intermediate electrode are mutually
A micromachine switch characterized by being composed of a plurality of equal comb-shaped electrodes .
記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から所
定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線と
の間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
において、 前記基板上に設けられた支持部材と、 この支持部材に接続してかつ一部が前記ギャップと対向
するように前記基板上に空間を隔てて設けられた梁部材
と、 この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
プと対向する位置に設けられた接触電極と、 前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下
部電極と、 前記梁部材に前記下部電極と対向して設けられた中間電
極とを備え、 前記梁部材の一部に設けられた上部電極を前記下部電極
に向かい合う面積が互いに等しい複数の櫛歯状の電極に
よって構成した ことを特徴とするマイクロマシンスイッ
チ。2. A first signal line provided on a substrate, and
Provided on the substrate and from the end of the first signal line.
With a second signal line that is provided at the end with a fixed gap
Switch for controlling conduction / non-conduction between
In, the support member provided on the substrate and a part of the support member connected to the support member and facing the gap.
Beam member provided on the substrate with a space therebetween
And at least the gap on the substrate side of the beam member.
Contact electrode provided at a position facing the bottom of the beam member, and a contact electrode provided on the substrate facing a part of the beam member.
And Part electrodes, intermediate potential, which is provided to face the lower electrode to the beam member
And a pole, the lower electrode and the upper electrode provided on a portion of said beam member
To a plurality of comb-teeth-shaped electrodes that have the same area facing each other
Therefore , a micromachine switch characterized by being configured .
も前記下部電極と対向する位置までの領域が導電性部材
からなる ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。3. The beam member according to claim 1 , wherein the beam member is at least connected to the support member.
Also, the region up to the position facing the lower electrode is a conductive member.
Micromachine switch characterized by consisting of .
るマイクロマシンスイッチ。 4. The micromachine switch according to claim 3 , wherein the conductive member is made of a semiconductor material .
するマイクロマシンスイッチ。 5. The micromachine switch according to claim 4 , wherein the semiconductor material is a single crystal semiconductor .
導体である ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。 6. The semiconductor material according to claim 4 , wherein the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline half.
A micromachine switch characterized by being a conductor .
おけるなす角が鈍角である ことを特徴とするマイクロマ
シンスイッチ。7. The connecting portion between the supporting member and the beam member according to claim 1 or 2 ,
A micromachine switch characterized by an obtuse angle .
続可能な絶縁体膜によって覆われている ことを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。8. The method of claim 1 or 2, wherein the contact electrode, the first and second signal lines and the capacitance contact
A micromachine switch characterized by being covered with a continuous insulating film .
とを特徴とするマイクロマシンスイッチ。9. The micromachine switch according to claim 1 or 2 , wherein the substrate is a glass substrate or a ceramic substrate .
マイクロマシンスイッチ。10. The micromachine switch according to claim 1 or 2 , wherein the substrate is a gallium arsenide substrate .
極を設け、 前記中間電極は、前記上部電極と電気的に短絡され、 前記上部電極は、電気的に浮遊した状態にある ことを特
徴とするマイクロマシンスイッチ。11. The upper electrode according to claim 3 , wherein a part of the conductive member facing the lower electrode has an upper electrode.
A micromachine switch , wherein a pole is provided, the intermediate electrode is electrically short-circuited with the upper electrode, and the upper electrode is in an electrically floating state .
て、前記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用される ことを特徴とするマイクロマシン
スイッチ。 12. The micromachine switch according to any one of claims 1 to 3 , wherein the micromachine switch is a phased array antenna.
A micromachine switch characterized by being used in a tena device .
て、前記梁部材を支持する複数の支持部材を備えた ことを特
徴とするマイクロマシンスイッチ。13. A micromachine switch according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a plurality of support members that support the beam member .
て、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置までの領域を少なくとも2種以上の
材料からなる多層構造から構成したことを特徴とするマ
イクロマシンスイッチ 。14. The odor according to any one of claims 1 to 3.
The beam member is connected to the support member from the connecting portion to the lower portion.
At least two types of regions up to the position facing the electrode
A multi-layered structure made of materials
Micromachine switch .
前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から
所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線
との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッ
チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に接続する
梁部材、前記梁部材に設けられた接触電極、および前記
梁部材に設けられた中間電極からなる部材を、前記接触
電極が前記ギャップと対向するとともに前記第1および
第2の信号線と離間した状態で前記基板上に接着する工
程とを有し、 前記下部電極を前記中間電極に向かい合う面積が互いに
等しい複数の櫛歯状の電極によって構成したことを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法 。15. A first signal line provided on a substrate,
From the end of the first signal line provided on the substrate
A second signal line having an end portion separated by a predetermined gap
A micromachine switch that controls conduction / non-conduction between
In the manufacturing method of H, a step of forming a lower electrode on the substrate , a supporting member having a predetermined height, and connecting to the supporting member
Beam member, contact electrode provided on the beam member, and
Contact the member consisting of the intermediate electrode provided on the beam member
An electrode is opposite the gap and the first and
A process for adhering on the substrate in a state of being separated from the second signal line.
And the areas where the lower electrodes face the intermediate electrodes are
Characterized by being composed of a plurality of equal comb-shaped electrodes
And a method for manufacturing a micromachine switch .
前記基板上に設けられかつ前記第1の信号線の端部から
所定のギャップを隔てて端部の設けられた第2の信号線
との間の導通/非導通を制御するマイクロマシンスイッ
チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に接続する
梁部材、前記梁部材に設けられた接触電極、および前記
梁部材に設けられた中間電極からなる部材を、前記接触
電極が前記ギャップと対向するとともに前記第1および
第2の信号線と離間した状態で前記基板上に接着する工
程とを有し、 前記梁部材の一部に設けられた上部電極を前記下部電極
に向かい合う面積が互 いに等しい複数の櫛歯状の電極に
よって構成した ことを特徴とするマイクロマシンスイッ
チの製造方法。16. A first signal line provided on a substrate,
From the end of the first signal line provided on the substrate
A second signal line having an end portion separated by a predetermined gap
A micromachine switch that controls conduction / non-conduction between
In the manufacturing method of H, a step of forming a lower electrode on the substrate , a supporting member having a predetermined height, and connecting to the supporting member
Beam member, contact electrode provided on the beam member, and
Contact the member consisting of the intermediate electrode provided on the beam member
An electrode is opposite the gap and the first and
A process for adhering on the substrate in a state of being separated from the second signal line.
The upper electrode provided on a part of the beam member and the lower electrode.
A plurality of comb-shaped electrodes facing area is equal to physicians each other in
Therefore, a method of manufacturing a micromachine switch, which is configured as described above.
も前記下部電極と対向する位置までの領域が導電性部材
からなる ことを特徴とするマイクロマシンスイッチの製
造方法。17. The method of claim 15 or 16, wherein the beam member, the less the connection portion between the support member
Also, the region up to the position facing the lower electrode is a conductive member.
A method of manufacturing a micromachine switch, comprising:
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。18. The method for manufacturing a micromachine switch according to claim 17 , wherein the conductive member is formed of a semiconductor material .
するマイクロマシンスイッチの製造方法。19. The method of manufacturing a micromachine switch according to claim 18 , wherein the semiconductor material is a single crystal semiconductor .
導体とする ことを特徴とするマイクロマシンスイッチの
製造方法。20. The semiconductor material according to claim 18 , wherein the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline half.
A method for manufacturing a micromachine switch, which is characterized by using a conductor .
いて、前記支持部材と前記梁部材との接続部分を、その表面に
おけるなす角が鈍角となるように形成する ことを特徴と
するマイクロマシンスイッチの製造方法。21. The connecting portion between the supporting member and the beam member according to claim 15 , wherein the surface is provided with a connecting portion between the supporting member and the beam member.
A method for manufacturing a micromachine switch, which is characterized in that the angle formed in the switch is an obtuse angle .
いて、前記接触電極を、前記第1および第2の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆う ことを特徴とするマイク
ロマシンスイッチの製造方法。22. The contact electrode according to claim 15 , wherein the contact electrode is capacitively connected to the first and second signal lines.
A method of manufacturing a micromachine switch, characterized by covering with a continuous insulating film .
いて、前記基板を、ガラス基板またはセラミック基板とする こ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。23. The method of manufacturing a micromachine switch according to claim 15 , wherein the substrate is a glass substrate or a ceramic substrate .
いて、前記基板を、ガリウムヒ素基板とする ことを特徴とする
マイクロマシンスイッチの製造方法。24. The method of manufacturing a micromachine switch according to claim 15 , wherein the substrate is a gallium arsenide substrate .
極を設け、 前記中間電極は、前記上部電極と電気的に短絡され、 前記上部電極は、電気的に浮遊した状態にある ことを特
徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。 25. The upper electrode according to claim 17 , wherein a part of the conductive member facing the lower electrode has an upper electrode.
A method of manufacturing a micromachine switch , wherein a pole is provided, the intermediate electrode is electrically short-circuited with the upper electrode, and the upper electrode is in an electrically floating state .
いて、前記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用される ことを特徴とするマイクロマシン
スイッチの製造方法。26. The micromachine switch according to any one of claims 15 to 17 , wherein the micromachine switch is a phased array antenna.
A method for manufacturing a micromachine switch, which is used for a tenor device .
いて、 前記梁部材を支持する複数の支持部材を備えたことを特
徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。 27. The method according to any one of claims 15 to 17.
And a plurality of supporting members for supporting the beam member are provided.
Manufacturing method of micromachine switch.
いて、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記下部
電極と対向する位置までの領域を少なくとも2種以上の
材料からなる多層構造から構成したことを特徴とするマ
イクロマシンスイッチの製造方法。 28. The method according to any one of claims 15 to 17.
The beam member is connected to the support member from the lower portion to the lower portion.
At least two types of regions up to the position facing the electrode
A multi-layered structure made of materials
Manufacturing method of micromachine switch.
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